- 联合制碱法——侯氏制碱法
- 共159题
工业上以粗食盐（含有少量Ca2+、Mg2+杂质）、氨、石灰石等为原料，可以制备Na2CO3．其过程如图1所示．
请回答：
（1）在处理粗盐水的过程中，可加入石灰乳和纯碱作为沉淀剂，则所得滤渣的成分除过量的沉淀剂外还有______．
（2）将CaO投入含有大量的NH4Cl的母液中，能生成可循环使用的NH3，该反应的化学方程式是______．
（3）向饱和食盐水中首先通入的气体是______，过程Ⅲ中生成NaHCO3晶体的反应的化学方程式是______．
（4）碳酸钠晶体失水的能量变化示意图如图2：
Na2CO3•H2O （s） 脱水反应的热化学方程式是______．
（5）产品纯碱中常含有NaCl．取a g混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得b g固体．则该产品中Na2CO3的质量分数是______．
（6）熔融Na2CO3可作甲烷--空气燃料电池的电解质，该电池负极的反应式是______．
正确答案
CaCO3、Mg（OH）2
2NH4Cl+CaO=CaCl2+2NH3↑+H2O
NH3
NH3+H2O+CO2+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl
Na2CO3•H2O（s）=Na2CO3（s）+H2O（g）△H=+58.73kJ•mol-1
CH4-8e-+4CO32-=5CO2+2H2O
解析
解：（1）钙离子会与碳酸根离子生成沉淀，Ca2++CO32-=CaCO3↓，镁离子会与氢氧根离子生成沉淀，Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓，
故答案为：CaCO3、Mg（OH）2；
（2）向分离出NaHCO3晶体后的母液中加入过量生石灰，发生的反应有H2O+CaO=Ca（OH）2、Ca（OH）2+2NH4Cl=2NH3↑+2H2O+CaCl2，最终产物为氯化钙、氨气，其中氨气可再利用；
故答案为：2NH4Cl+CaO=CaCl2+2NH3↑+H2O；
（3）因二氧化碳在水中的溶解度小，氨气极易溶于水，所以，向饱和食盐水中首先通入氨气体，碳酸氢钠的溶解度小，利用浓碳酸氢铵溶液与氯化钠固体发生复分解反应，
故答案为：NH3；NH3+H2O+CO2+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl；
（4）根据碳酸钠晶体失水的能量变化示意图可知：Na2CO3•10H2O（s）=Na2CO3（s）+10H2O（g）△H=+532.36 kJ•mol-1
①，Na2CO3•10H2O（s）=Na2CO3•H2O（s）+9H2O（g）△H=+473.63 kJ•mol-1②，由①-②得Na2CO3•H2O（s）=Na2CO3（s）+H2O（g）△H=+58.73 kJ•mol-1，
故答案为：Na2CO3•H2O（s）=Na2CO3（s）+H2O（g）△H=+58.73 kJ•mol-1；
（5）产品纯碱中常含有NaCl，取a g混合物与足量稀盐酸充分反应，Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑，得b g固体为NaCl，设碳酸钠的物质的量为X，根据方程式Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑
1 2
X 2x
混合物质量：117x+a-106X=b，X=
故答案为：
（6）甲烷--空气燃料电池，电池的电极反应式为：总反应为CH4+2O2=CO2+2H2O，熔融Na2CO3作甲烷--空气燃料电池的电解质，燃料在正极发生还原反应为O2+4e-+2CO2=2CO32-，负极上失电子发生氧化反应，甲烷燃烧能生成二氧化碳和水，所以负极电极反应式为：CH4-8e-+4CO32-=5CO2+2H2O，
故答案为：CH4-8e-+4CO32-=5CO2+2H2O；
某学习小组在实验室模拟侯氏制碱法制备纯碱，其实验流程如图甲：
请回答下列问题：
（1）食盐溶液中含SO42-等杂质，不能用于除去SO42-的试剂是______（填序号）．
a．Ba（OH）2 b．Ba（NO3）2 c．BaCl2 d．Na2CO3
（2）实验制备碳酸氢钠用到图乙装置：
①实验装置中各接口的连接是d接______，e接______，c接f．实验过程中先通入氨气的原因______．
②析出晶体后的溶液中含有大量的NH4+，检验NH4+的方法是______．
③瓶g内的溶液是______．
（3）由碳酸氢钠制备纯碱的过程中用到的主要仪器除酒精灯、泥三角、三脚架、玻璃棒外，还有______．
（4）用图丙电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、Cl2和H2．
①Cl2从______（填“A”或“B”）放出，检验Cl2所用试剂（用品）______．
②经过长时间电解后，向电解液中滴加酚酞试液，发现溶液并未变红色，试分析可能的原因______．
正确答案
bd
b
a
氨气溶解度大，先通入氨气使溶液呈碱性，增大二氧化碳的吸收量，增大碳酸氢根离子的浓度
加入强碱反应，加热能够产生使湿润的红色石蕊试液变蓝的刺激性气体
饱和碳酸氢钠溶液
坩埚、坩埚钳
B
湿润的淀粉碘化钾试纸
电解生成的氯气会和氢氧化钠充分反应，导致电解最终产物仅是次氯酸钠和氢气，次氯酸钠具有强氧化性，将酚酞氧化，故溶液不变红色
解析
解：（1）除去硫酸根又不引入新离子的试剂是加过量Ba（OH）2或氯化钡，反应实质为：Ba2++SO42-=BaSO4↓，
过量的钡离子用硫酸根除，过量的氢氧根用盐酸中和，不能够用硝酸钡，因硝酸根离子无法去除，硫酸根和碳酸钠不反应，所以bd符合要求，
故选bd；
（2）①d为导出产生的二氧化碳，e为导出产生的氨气，因氨气极易溶于水，二氧化碳在水中的溶解度较小，所以d接b，e接a，因氨气溶解度大，先通入氨气使溶液呈碱性，增大二氧化碳的吸收量，增大碳酸氢根离子的浓度，所以实验过程中先通入氨气，
故答案为：b；a；氨气溶解度大，先通入氨气使溶液呈碱性，增大二氧化碳的吸收量，增大碳酸氢根离子的浓度；
②检验NH4+的方法是加入强碱反应、加热能够产生使湿润的红色石蕊试液变蓝的气体，该气体是氨气，从而证明原溶液中一定含有NH4+，
故答案为：加入强碱反应，加热能够产生使湿润的红色石蕊试液变蓝的刺激性气体；
③制取的二氧化碳中含有氯化氢，氯化氢能与饱和碳酸氢钠反应生成二氧化碳，通过洗气可除掉，所以瓶g内的溶液是饱和碳酸氢钠溶液，
故答案为：饱和碳酸氢钠溶液；
（3）灼烧一般要在坩埚进行，同时需要的仪器还有坩埚钳、泥三角、三脚架等，
故答案为：坩埚、坩埚钳；
（4）①A极是阴极，电极B上氯离子失电子生成氯气，所以电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，Cl2遇湿润的淀粉碘化钾试纸，Cl2+2I-=I2+2Cl-，碘单质遇淀粉变蓝，
故答案为：B；湿润的淀粉碘化钾试纸；
②电解生成的氯气会和氢氧化钠充分反应Cl2+2NaOH═NaCl+NaClO+H2O，导致电解最终产物仅是次氯酸钠和氢气，次氯酸钠具有强氧化性，将酚酞氧化，故溶液不变红色，
故答案为：电解生成的氯气会和氢氧化钠充分反应，导致电解最终产物仅是次氯酸钠和氢气，次氯酸钠具有强氧化性，将酚酞氧化，故溶液不变红色．
“NaCl+CO2+NH3+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl”是“侯氏制碱法”的重要反应．下面是4位同学对该反应涉及的有关知识发表的部分见解．其中不正确的是（ ）
A
B
C
D
正确答案
解析
解：A、此反应说明该条件下碳酸氢钠的溶解度较小，故A正确；
B、碳酸氢钠是小苏打，纯碱是碳酸钠，故B正确；
C、析出碳酸氢钠，说明剩余的溶液为碳酸氢钠的饱和溶液，故C错误；
D、生成的氯化铵属于氮肥，故D正确；
故选C．
我国著名化工专家侯德榜先生提出的“侯氏制碱法”大大推进了纯碱工业的发展，他的贡献之一是（ ）
正确答案
解析
解：由“侯氏制碱法”的基本原理是：在浓氨水中通入足量的二氧化碳生成一种盐，然后在此盐溶液中加入细的食盐粉末，原始原料有浓氨水、二氧化碳、氯化钠，由“由于大部分酸式碳酸盐不稳定，加热后容易转化为正盐、水和二氧化碳，所以将析出的碳酸氢钠加热分解即可制得纯碱”，最终产物是纯碱，
另外在得到碳酸氢钠的现时还得到一种副产物氯化铵，副产品氯化铵是一种氮肥，可再利用，不是污染物，不会造成环境污染，侯氏制碱法没有找到了新型高效催化剂，也未充分利用能量，与提高纯碱产品的纯度无关，
故选D．
某校课外小组模拟工业制备纯碱并测定纯碱的纯度，甲、乙两组同学分别进行了下列相关实验．
（1）已知碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、水和CO2，由碳酸氢钠制备纯碱的过程中用到的主要仪器除酒精灯、泥三角、三脚架、玻璃棒外，还有______．
（2）甲组同学利用图1装置制备碳酸氢钠：
①图中装置的连接方法为a接______，b接______，f接c．
②装置D中试剂瓶内发生的化学反应方程式为______．
③实验中要求通入的NH3过量之后再通入CO2气体，检验通入的NH3已过量的实验操作是______．
（3）已知实验中得到的Na2CO3中常含有少量NaCl．乙组设计如图2所示装置来测定Na2CO3的含量．
①检验装置F气密性的方法是：塞紧带长颈漏斗的三孔橡胶塞，夹紧弹簧夹后，从漏斗注入一定量的水，使漏斗内的水面高于瓶内的水面，停止加水后静置，若______，说明装置不漏气．
②装置E中的试剂______，装置G的作用______．
③以上实验装置存在明显缺陷，该缺陷导致测定结果偏高，该缺陷为______．
正确答案
解析
解：（1）由碳酸氢钠制备纯碱的过程中，需要将混合固体放在坩埚中加热，所以用到的主要仪器除酒精灯、泥三角、三脚架、玻璃棒外，还缺少坩埚和坩埚钳，
故答案为：坩埚、坩埚钳；
（2）①操作过程，向氨化后饱和食盐水中通入二氧化碳发生反应生成碳酸氢钠，氨气极易溶于水，应该将D中通氨气导管末端刚刚接触液面，所以
a接d、b接e、f接c，
故答案为：d；e；
②向氨化后饱和食盐水中通入二氧化碳发生反应生成碳酸氢钠和NH4Cl，反应的化学方程式为：NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl，
故答案为：NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl；
③检验氨气通常采用的方法有：蘸有浓盐酸的玻璃棒遇氨气有白烟生成，氨气遇到湿润的红色石蕊试试纸变蓝，所以该实验中检验方法为：用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近管口f，若有白烟生成，说明氨气过量（或用湿润的红色石蕊试纸靠进管口f，若试纸变蓝，说明氨气过量），
故答案为：用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近管口f，若有白烟生成，说明氨气过量（或用湿润的红色石蕊试纸靠进管口f，若试纸变蓝，说明氨气过量）；
（3）①检验装置F气密性的方法为：塞紧带长颈漏斗的三孔橡胶塞，夹紧弹簧夹后，从漏斗注入一定量的水，使漏斗内的水面高于瓶内的水面，停止加水后，若漏斗中与试剂瓶中的液面差保持不再变化，证明装置气密性完好，
故答案为：液面不下降；
②实验装置中会残留部分二氧化碳，影响H中二氧化碳质量的测定，需要通入空气将装置内的二氧化碳完全排入H中被吸收，空气中含有二氧化碳，故应先用氢氧化钠溶液吸收，防止影响二氧化碳的测定；从装置F产生的二氧化碳气体中会有水，影响测定结果，需要用装置G干燥二氧化碳，减小测定误差，
故答案为：NaOH溶液；干燥CO2；
③装置H直接与空气相连，则空气中的二氧化碳和水蒸气被装置H吸收，导致H装置的称量质量增大，测定的Na2CO3的含量将偏高，所以该装置的缺陷是装置H后缺少盛有碱石灰的干燥装置，
故答案为：装置H后缺少盛有碱石灰的干燥装置．
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