- 联合制碱法——侯氏制碱法
- 共159题
我国化学家侯德榜根据NaHCO3溶解度比NaCl、Na2CO3、NH4HCO3、NH4Cl都小的性质，运用CO2+NH3+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl的反应原理制备纯碱．下面是在实验室进行模拟实验的生产流程示意图：
则下列叙述错误的是（ ）
正确答案
解析
解：A、依据侯德榜制碱的原理是，向氨化的饱和食盐水中通入二氧化碳气体析出碳酸氢钠，加热反应制备；食盐A为氨气，B为二氧化碳，故A正确；
B、发酵粉是一种复合添加剂，主要用作面制品和膨化食品的生产．发酵粉中含有许多物质，主要成分为碳酸氢钠和酒石酸．通常是碳酸盐和固态酸的化合物；把纯碱及第Ⅲ步得到的晶体与某些固体酸性物质（如酒石酸）混合可制得发酵粉，故B正确；
C、碳酸钠是重要的化工原料之一，用途广泛，是玻璃、肥皂、洗涤剂、纺织、制革、香料、染料、药品等的重要原料．故C正确；
D、第Ⅳ步操作是将晶体碳酸氢钠直接加热分解得到碳酸钠固体，故D错误；
故选D．
“侯氏制碱法”是我国著名的工业化学家侯德榜发明的，该制碱法为中国化学工业乃至世界化学工业做出了重要的贡献．请回答以下问题：
（1）为了验证NaHCO3和Na2CO3的稳定性，设计了如图1的实验装置（铁架台、夹持仪器、加热装置等已省略）：
在Y中应放的物质是______（填化学式）；
（2）某化学研究性学习小组以NH3、CO2、饱和食盐水为原料，模拟侯德榜先生制碱原理设计了如图2的实验装置．
①写出对应仪器的名称：a______，b______；
②实验的操作步骤中，打开旋塞K1、K2的合理顺序为：先打开______，后打开______（填字母代号）．理由是______；
③利用该装置制得的NaHCO3将采用______（填实验操作）分离；装置中气胆的作用是______；
（3）实验室欲配制500mL0.1mol•L-1NaHCO3溶液．
①配制溶液时需用的玻璃仪器主要有量筒、烧杯、玻璃棒、______、______；
②下列情况会造成所配溶液的浓度偏低的是______．
a．加水时超过刻度线 b．容量瓶内壁附有水珠而未干燥处理
c．未洗涤烧杯和玻璃棒 d．定容时俯视刻度线．
正确答案
解析
解：（1）Y是直接加热的固体，可选择碳酸钠，X是间接加热选择碳酸氢钠，这样实验时直接加热的碳酸钠不分解，间接加热的碳酸氢钠发生分解，可得到碳酸钠比碳酸氢钠稳定，故答案为：Na2CO3；
（2）①装置中仪器a是分液漏斗，b是圆底烧瓶，故答案为：分液漏斗；圆底烧瓶；
②因为要先通NH3，再通CO2，则需先打开K1，再打开K2，主要是氨气在水中溶解度很大，先通氨气有利于二氧化碳的充分吸收，可提高制碱的效率，故答案为：K1；K2；氨气在水中溶解度很大，先通氨气有利于二氧化碳的充分吸收，可提高制碱的效率；
③利用过虑操作从反应后的混合液中获得碳酸氢钠，气胆可起到平衡内外压强，存储剩余气体的作用，故答案为：过滤；平衡内外压强，存储剩余气体；
（3）①配制5500mL0.1mol•L-1NaHCO3溶液，除量筒、烧杯、玻璃棒外还需要的玻璃仪器有500mL容量瓶及胶头滴管，故答案为：500mL容量瓶、胶头滴管；
②a．加水时超过刻度线，溶液体积偏大，浓度偏低，故正确；
b．容量瓶内壁附有水珠而未干燥处理，对溶质及溶液的体积无影响，对浓度也无影响，故错误；
c．未洗涤烧杯和玻璃棒，溶质没有完全转移到容量瓶中，浓度偏低，故正确；
d．定容时俯视刻度线，液面在刻度线以下，溶液体积偏小，浓度偏大，故错误；
故答案为：ac．
（2014春•湖南校级月考）氮气是制备含氮化合物的一种重要物质，而氮的化合物用途广泛．
（1）下面是利用氮气的一种途径：
①工业上过程Ⅱ的常见化学方程式是______；
②在碱性溶液中通过电解法可以实现由N2制取NH3：2N2+6H2O
（2）在25℃下将2a mol•L-1的氨水与0.02mol•L-1的盐酸等体积混合，反应后若溶液显中性，则NH3•H2O的电离常数Kb=______．（用含a的代数式表示）
（3）我国化学工程专家侯德榜（1890-1974）于1943年创立的侯氏制碱法，是将氨碱法和合成氨法两种工艺联合起来，同时生产纯碱和氯化铵两种产品的方法．其生产流程可简要表示如图：
①在沉淀池加入饱和食盐水，应先通入的气体是______；
②沉淀池中反应的化学方程式为______；
（4）实验室模拟侯氏原理制备纯碱的主要步骤包括：将配制好的饱和NaCl溶液倒人烧杯中，加热到一定温度范围，搅拌下分批加入研细的NH4HCO3固体；加料完毕后，继续保温30min，箭置，过滤得NaHCO3晶体，洗涤晶体，干燥后，转入坩埚中，灼烧2小时，制得Na2CO3晶体．请参考表中的数据填空．
四种盐在不同温度下的溶解度表（g/100g水）
①实验中只析出NaHCO3晶体的原因是______．
②操作过程中反应温度应控制在30℃＜t＜______．
③过滤后得到母液中含有的离子有______，向其中加入适量盐酸，并做进一步处理，使NaCl循环利用，同时回收NH4Cl．
正确答案
解析
解：（1）①氮的固定是将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程，过程Ⅱ的化学方程式为：N2+O2
②阴极N2得到电子，化合价升高，发生还原反应，阳极OH-失去电子发生氧化反应，阴极反应：N2+6e-+6H2O=2 NH3+6OH-，故答案为：N2+6e-+6H2O=2 NH3+6OH-；
（2）反应后溶液中存在电荷守恒：c（NH4+）+c（H+）=c（Cl-）+c（OH-），因为c（NH4+）=c（Cl-），所以c（H+）=c（OH-），溶液呈中性；由溶液的电荷守恒可得：c（H+）+c（NH4+）=c（Cl-）+c（OH-），已知c（NH4+）=c（Cl-），则有c（H+）=c（OH-），所以溶液显中性；平衡时溶液中c（NH4+）=c（Cl-）=0.01mol/L，根据物料守恒得n（NH3．H2O）=（a-0.01）mol/L，根据电荷守恒得c（H+）=c（OH-）=10-7mol/L，电离常数只与温度有关，则此时NH3•H2O的电离常数Kb=
（3）①二氧化碳在水中的溶解度较小，氨气极易溶于水，所以应该先通氨气有利于吸收二氧化碳，
故答案为：NH3；
②氨气、二氧化碳、水和氯化钠发生反应生成碳酸氢钠和氯化铵，反应方程式为NH3+H2O+CO2+NaCl═NH4Cl+NaHCO3↓，故答案为：NH3+CO2+NaCl+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl；
（4）①根据表中数据知道：在相同的温度下，碳酸氢钠的溶解度较小，所以实验中只析出NaHCO3晶体，故答案为：在相同的温度下，碳酸氢钠的溶解度较小；
②碳酸氢铵与碳酸氢钠的溶解度在30℃时相差较大，有利于碳酸氢钠析出，若温度过低，则反应速率较慢，高于35℃时NH4HCO3开始分解，故反应温度控制在30～35℃之间为宜；故答案为：35℃；
③过滤除去析出的碳酸氢钠，溶液中还有部分碳酸氢钠未析出，是碳酸氢钠的饱和溶液，还有溶解在溶液中未析出的NaCl、NH4Cl、NH4HCO3，所得的母液主要成分为NaHCO3、NaCl、NH4Cl、NH4HCO3，Na+、Cl-、HCO3-、NH4+．
故答案为：Na+、Cl-、HCO3-、NH4+．
1942年，我国化学专家侯德榜先生打破国外对制碱技术的垄断，发明了著名的侯氏制碱法，已知：直接从海水中获得的粗盐含有较多的Ca2+、Mg2+，某工业生产纯碱的工艺流程示意图如下：
（1）沉淀A的化学式为______．
（2）煅烧过程中发生反应的化学反应方程式为______．
（3）煅烧是否完全关系到产品的质量，某检验员对煅烧过程中的样品进行检验，其实验方法如下：
首先，称取样品（含有Na2CO3和NaHCO3）4.02g，向其中加入250mL稀HCl，产生CO2的体积为896mL（标准状况下）；然后，将过量的HCl用0.2mol/L的NaOH溶液滴定，当消耗NaOH溶液的体积为150mL时，恰好完全中和，计算样品中的Na2CO3的百分含量．
正确答案
解析
解：（1）在粗盐的水溶液里加入CaO和Na2CO3后得到的沉淀A为Mg（OH）2和CaCO3，故答案为：Mg（OH）2和CaCO3；
（2）碳酸氢钠受热分解的化学方程式为2NaHCO3
（3）样品过量盐酸反应生成CO2物质的量为0.04mol，设碳酸钠的物质的量为xmol，碳酸氢钠为ymol，结合原子守恒可得：①x+y=0.04 ②106x+84y=4.02，解得x=0.03mol，则样品中碳酸钠的质量百分数为
石灰石是一种化工原料，可以通过反应生成一系列物质，如图．
下列说法正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．漂白精为氯气和氢氧化钙反应的产物，2Cl2+2Ca（OH）2=CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O，其主要成分是次氯酸钙和氯化钙，故A错误；
B．NH3极易溶于水且溶液呈弱减性，再通入CO2使之更多地转化为HCO3-，故工业上，可先向饱和食盐水中通入NH3后再通入CO2制NaHCO3，碳酸钠受热分解制取纯碱，故B正确；
C．纯碱是碳酸钠，俗名苏打，是由钠离子和碳酸根离子组成的化合物，属于盐，故C错误；
D．向饱和食盐水中通NH3，然后再通CO2制取碳酸氢钠，加热分解碳酸氢钠制取纯碱，两反应中元素化合价不变化，属于非氧化还原反应，但制备漂白精的反应中氯元素的化合价由0价变化为-1、+1价，属于氧化还原反应，故D错误；
故选B．
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