- 联合制碱法——侯氏制碱法
- 共159题
如图是联合制碱法的工业流程示意图（操作已略去）．下列分析正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．氨气极易溶解于水溶解性大，二氧化碳气体水中溶解性较小，实验饱和食盐水中先通入氨气，再通入二氧化碳气体，所以X为氨气，沉淀加热得到碳酸钠和水为碳酸氢钠的分解，所以M为二氧化碳，故A错误；
B．联合制碱法第二个过程是从含有氯化铵和氯化钠的滤液中结晶沉淀出氯化铵晶体，在低温条件下，向滤液中加入细粉状的氯化钠，并通入氨气，可以使氯化铵单独结晶沉淀析出，所以W是氯化钠固体和X氨气，故B正确；
C．联合制碱法循环物质：氯化钠，二氧化碳，溶液b为氯化钠溶液，N为氯化铵，故C错误；
D．条件1需在低温的条件下，故D错误；
故选B．
纯碱（化学式为Na2CO3）是一种重要的化工原料．现代化工生产有三种工艺：
（一）布兰制碱法．以食盐为原料制碱，该法分三步：
①用氯化钠与硫酸反应制硫酸钠：2NaCl+H2SO4═Na2SO4+2HCl；
②用焦炭还原硫酸钠得硫化钠：Na2SO4+4C═Na2S+4CO↑
③用硫化钠与石灰石反应制碳酸钠：Na2S+CaCO3═Na2CO3+CaS
（二）氨碱法即索尔维制碱法．以食盐、氨、二氧化碳为原料，其反应也分三步进行：
①NH3+CO2+H2O═NH4HCO3
②NH4HCO3+NaCl═NaHCO3+NH4Cl
③2NaHCO3═Na2CO3+CO2↑+H2O
（三）候氏制碱法．低温下先向饱和食盐水中通入氨气，再通入二氧化碳可析出碳酸氢钠，再加入细盐末，因同离子效应，低温氯化铵溶解度突然降低，而食盐的溶解度变化不大，所以氯化铵析出而食盐不析出；再用氨饱和后通二氧化碳，结果往返析出NaHCO3和NH4Cl．该法生产的纯碱质量优良，纯白如雪．
（1）相比另外两种方法，布兰制碱法工艺的缺点除了成本较高，生成CO和CaS等污染物外还有______和______（写两点）．
（2）氨碱法工艺的中循环利用的物质是______（填化学式）；产品的副产物NH4Cl既可以做氮肥又可以重新生成氨气．写出NH4Cl与生石灰反应的化学方程式______．
（3）候氏制碱法反应的方程式为______．
（4）为什么候氏制碱法工艺中先向饱和食盐水中通入氨气，再通入二氧化碳．理由是______（写一点）．
（5）候氏制碱法产品纯碱中含有碳酸氢钠．如果用加热分解的方法测定纯碱中碳酸氢钠的质量分数，用m1表示加热前纯碱样品的质量，m2表示加热后固体的质量．则纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为：______．
正确答案
解：（1）布兰制碱法用氯化钠与硫酸反应制硫酸钠，用焦炭还原硫酸钠得硫化钠，用硫化钠与石灰石反应制碳酸钠，原料需硫酸，硫酸具有腐蚀性，硫酸对设备腐蚀严重，生产时需要高温消耗能源成本较高，中间产物为CaS，废弃物长期堆积臭气四溢，
故答案为：生产时需要高温；硫酸对设备腐蚀严重；
（2）氨碱法即索尔维制碱法．以食盐、氨、二氧化碳为原料，其反应也分三步进行：
①NH3+CO2+H2O═NH4HCO3 ②NH4HCO3+NaCl═NaHCO3+NH4Cl ③2NaHCO3═Na2CO3+CO2↑+H2O，第③步生成的二氧化碳可作为第①步的生产原料，可循环利用，NH4Cl与生石灰反应2NH4Cl+CaO=2NH3↑+CaCl2+H2O，
故答案为：CO2；2NH4Cl+CaO=2NH3↑+CaCl2+H2O；
（3）侯氏制碱法，也称为联合制碱法，化学反应原理是用氨气和二氧化碳与氯化钠饱和溶液反应生成碳酸氢钠，然后加热碳酸氢钠制取碳酸钠，反应方程式为NH3+H2O+CO2+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓，2NaHCO3
故答案为：NaCl+CO2+NH3+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl、2NaHCO3
（4）因为饱和氨盐水显碱性，比饱和食盐水更容易吸收二氧化碳，所以在用氨碱法生产纯碱过程中，要先向饱和食盐水中通入氨气，制成饱和氨盐水，再向其中通入二氧化碳，保证全部生成NaHCO3，
故答案为：CO2在水中的溶解度较小，吸收率低，后通入CO2保证全部生成NaHCO3；
（5）m1表示加热前纯碱样品的质量，2表示加热后固体的质量，则加热损失的固体质量为：m1-m2，根据2NaHCO3
故答案为：
解析
解：（1）布兰制碱法用氯化钠与硫酸反应制硫酸钠，用焦炭还原硫酸钠得硫化钠，用硫化钠与石灰石反应制碳酸钠，原料需硫酸，硫酸具有腐蚀性，硫酸对设备腐蚀严重，生产时需要高温消耗能源成本较高，中间产物为CaS，废弃物长期堆积臭气四溢，
故答案为：生产时需要高温；硫酸对设备腐蚀严重；
（2）氨碱法即索尔维制碱法．以食盐、氨、二氧化碳为原料，其反应也分三步进行：
①NH3+CO2+H2O═NH4HCO3 ②NH4HCO3+NaCl═NaHCO3+NH4Cl ③2NaHCO3═Na2CO3+CO2↑+H2O，第③步生成的二氧化碳可作为第①步的生产原料，可循环利用，NH4Cl与生石灰反应2NH4Cl+CaO=2NH3↑+CaCl2+H2O，
故答案为：CO2；2NH4Cl+CaO=2NH3↑+CaCl2+H2O；
（3）侯氏制碱法，也称为联合制碱法，化学反应原理是用氨气和二氧化碳与氯化钠饱和溶液反应生成碳酸氢钠，然后加热碳酸氢钠制取碳酸钠，反应方程式为NH3+H2O+CO2+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓，2NaHCO3
故答案为：NaCl+CO2+NH3+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl、2NaHCO3
（4）因为饱和氨盐水显碱性，比饱和食盐水更容易吸收二氧化碳，所以在用氨碱法生产纯碱过程中，要先向饱和食盐水中通入氨气，制成饱和氨盐水，再向其中通入二氧化碳，保证全部生成NaHCO3，
故答案为：CO2在水中的溶解度较小，吸收率低，后通入CO2保证全部生成NaHCO3；
（5）m1表示加热前纯碱样品的质量，2表示加热后固体的质量，则加热损失的固体质量为：m1-m2，根据2NaHCO3
故答案为：
工业生产纯碱的工艺流程示意图如下：
完成下列填空：
（1）粗盐水加入沉淀剂A、B除杂质（沉淀剂A来源于石灰窑厂），写出A、B的化学式．
A______、B______．
（2）碳酸化后发生反应的化学方程式是______．
（3）向母液______（选填图中字母）中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通氨气的作用有______．
A．增大NH4+的浓度，使NH4Cl更多地析出
B．使NaHCO3更多地析出
C．使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4Cl纯度
（4）不用其它试剂，检查副产品NH4Cl是否纯净的方法及操作是______．
（5）Xg纯碱产品（含有碳酸氢钠）充分加热分解后，质量减少了Yg，则纯碱样品中碳酸氢钠的质量分数可表示为______．
（6）有人以硫酸钠和焦炭、石灰石在高温下进行煅烧，再浸取，结晶而制得纯碱．反应的化学方程式为______ （已知产物之一为CaS）．
正确答案
解：（1）加入试剂氢氧化钙可以除去粗盐中的杂质镁离子等，过量的钙离子可以通过碳酸钠来除去，所以A、B的化学式为Ca（OH）2、Na2CO3，故答案为：Ca（OH）2；Na2CO3；
（2）根据操作过程，氨化后通入二氧化碳的溶液发生复分解反应：H2O+CO2+NH3+NaCl=NaHCO3+NH4Cl，即碳酸化后发生反应的化学反应，故答案为：NH3+CO2+H2O+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓；
（3）根据操作过程，氨化后通入二氧化碳的溶液发生复分解反应：H2O+CO2+NH3+NaCl=NaHCO3+NH4Cl，最终得到NH4Cl还有NaHCO3等，碳酸氢钠溶解度很小而结晶，故酸化后滤液的主要成分为：NH4Cl，通氨气可以增大NH4+的浓度，使NH4Cl更多地析出，并且能使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4Cl纯度，故答案为：D；AC；
（4）可以采用加热法来检验铵根离子，方法是：取少量氯化铵产品于试管底部，加热，若试管底部无残留物，表明氯化铵产品纯净，故答案为：加热法；取少量氯化铵产品于试管底部，加热，若试管底部无残留物，表明氯化铵产品纯净；
（5）加热前纯碱的质量为X，加热后的质量为Y，根据反应2NaHCO3
（6）硫酸钠和焦炭、石灰石在高温下进行煅烧可以得到硫化钙、二氧化碳以及碳酸钠，即Na2SO4+2C+CaCO3
解析
解：（1）加入试剂氢氧化钙可以除去粗盐中的杂质镁离子等，过量的钙离子可以通过碳酸钠来除去，所以A、B的化学式为Ca（OH）2、Na2CO3，故答案为：Ca（OH）2；Na2CO3；
（2）根据操作过程，氨化后通入二氧化碳的溶液发生复分解反应：H2O+CO2+NH3+NaCl=NaHCO3+NH4Cl，即碳酸化后发生反应的化学反应，故答案为：NH3+CO2+H2O+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓；
（3）根据操作过程，氨化后通入二氧化碳的溶液发生复分解反应：H2O+CO2+NH3+NaCl=NaHCO3+NH4Cl，最终得到NH4Cl还有NaHCO3等，碳酸氢钠溶解度很小而结晶，故酸化后滤液的主要成分为：NH4Cl，通氨气可以增大NH4+的浓度，使NH4Cl更多地析出，并且能使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4Cl纯度，故答案为：D；AC；
（4）可以采用加热法来检验铵根离子，方法是：取少量氯化铵产品于试管底部，加热，若试管底部无残留物，表明氯化铵产品纯净，故答案为：加热法；取少量氯化铵产品于试管底部，加热，若试管底部无残留物，表明氯化铵产品纯净；
（5）加热前纯碱的质量为X，加热后的质量为Y，根据反应2NaHCO3
（6）硫酸钠和焦炭、石灰石在高温下进行煅烧可以得到硫化钙、二氧化碳以及碳酸钠，即Na2SO4+2C+CaCO3
“侯氏制碱法”以氯化钠为原料制备纯碱，部分工艺流程如图1：
已知NaHCO3在低温下溶解度较小．反应Ⅰ为：NaCl+CO2+NH3+H2O
（1）上述工艺流程中可以循环利用的物质是______．
（2）反应Ⅱ的化学方程式为______．
（3）若在Ⅱ中灼烧的时间较短，NaHCO3将分解不完全，该小组对一份加热了t1min的NaHCO3样品的组成进行了以下探究．如图2所示，取加热了t1min的NaHCO3样品加在大试管的底部，另取等质量NaHCO3粉末加在小试管底部．预热后在大试管底部加热．开始加热一段时间后，若试管______（填“A”或“B”）中会出现浑浊现象，说明Ⅱ中灼烧的分解不完全；若开始时两试管中加入的固体质量相等，充分加热后，B试管中产生的沉淀的质量是A中的2倍（假设澄清石灰水足量），则反应Ⅱ中NaHCO3的分解率为______．（分解率=已分解的质量/原物质的总质量）
正确答案
解：（1）碳酸氢钠分解生成的二氧化碳及NH4Cl和浓碱液反应可产生NH3可以循环利用，故答案为：CO2、NH3；
（2）碳酸氢钠受热分解的化学方程式为2NaHCO3
（3）若A中出现浑浊，说明A中固体仍能受热分解生成二氧化碳，可说明Ⅱ中灼烧的分解不完全；假设B中生成CO2为2mol，则根据2NaHCO3
2NaHCO3
168g 106g
mg 168g
故答案为：A；61.4%．
解析
解：（1）碳酸氢钠分解生成的二氧化碳及NH4Cl和浓碱液反应可产生NH3可以循环利用，故答案为：CO2、NH3；
（2）碳酸氢钠受热分解的化学方程式为2NaHCO3
（3）若A中出现浑浊，说明A中固体仍能受热分解生成二氧化碳，可说明Ⅱ中灼烧的分解不完全；假设B中生成CO2为2mol，则根据2NaHCO3
2NaHCO3
168g 106g
mg 168g
故答案为：A；61.4%．
某化学小组模拟“侯氏制碱法”，以NaCl、NH3、CO2和水等为原料以及图1所示装置制取NaHCO3，反应的化学方程式为：
NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3+NH4Cl．然后再将NaHCO3制成Na2CO3．
（1）装置乙的作用是______．为防止污染空气，尾气中含有的______需要进行吸收处理．
（2）由装置丙中产生的NaHCO3制取Na2CO3时，需要进行的实验操作有______、洗涤、灼烧．
（3）若在（2）中灼烧的时间较短，NaHCO3将分解不完全，该小组对一份加热了t1min的NaHCO3样品的组成进行了研究．取加热了t1min的NaHCO3样品29.6g 完全溶于水制成溶液，然后向此溶液中缓慢地滴加稀盐酸，并不断搅拌．随着盐酸的加入，溶液中有关离子的物质的量的变化如图2所示．则曲线c 对应的溶液中的离子是______（填离子符号）；该样品中NaHCO3和Na2CO3的物质的量之比是______．
（4）若取10.5g NaHCO3固体，加热了t1min后，剩余固体的质量为7.4g．如果把此剩余固体全部加入到200mL 1mol/L的盐酸中，则充分反应后溶液中H+的物质的量浓度为______（设溶液体积变化忽略不计）．
正确答案
解：（1）装置甲是制备二氧化碳气体的反应装置，生成的二氧化碳气体中含有氯化氢气体，对制备碳酸氢钠有影响，装置乙的作用是吸收氯化氢气体；最后的尾气中含有氨气不能排放到空气中，需要进行尾气吸收；
故答案为：吸收HCl；NH3；
（2）由装置丙中产生的NaHCO3发生的反应为，NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl；制取Na2CO3时需要过滤得到晶体，洗涤后加热灼烧得到碳酸钠；
故答案为：过滤；
（3）若在（2）中灼烧的时间较短，NaHCO3将分解不完全，该小组对一份加热了t1min的NaHCO3样品的组成进行了研究．取加热了t1min的NaHCO3样品29.6g 完全溶于水制成溶液，然后向此溶液中缓慢地滴加稀盐酸，并不断搅拌．随着盐酸的加入，发生反应 CO32-+H+=HCO3-； HCO3-+H+=CO2↑+H2O；溶液中有关离子的物质的量的变化为碳酸根离子减小，碳酸氢根离子浓度增大，当碳酸根离子全部转化为碳酸氢根离子，再滴入盐酸和碳酸氢根离子反应生成二氧化碳，碳酸氢根离子减小，所以c曲线表示的是碳酸氢根离子浓度变化；碳酸根离子浓度0.2mol/L；碳酸氢根离子浓度为0.1mol/L；样品中NaHCO3和Na2CO3的物质的量之比是1：2；
故答案为：HCO3-； 1：2；
（4）若取10.5g NaHCO3固体物质的量=
2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O△m
2 1 62
0.1mol 0.05mol 10.5g-7.4g
反应后NaHCO3物质的量=0.125mol-0.1mol=0.025mol；NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑；消耗氯化氢物质的量0.025mol；
Na2CO3物质的量=0.05mol，Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑，消耗氯化氢物质的量0.1mol；
剩余氯化氢物质的量=0.200L×1mol/L-0.025mol-0.1mol=0.075mol，剩余溶液中c（H+）=
故答案为：0.375mol/L
解析
解：（1）装置甲是制备二氧化碳气体的反应装置，生成的二氧化碳气体中含有氯化氢气体，对制备碳酸氢钠有影响，装置乙的作用是吸收氯化氢气体；最后的尾气中含有氨气不能排放到空气中，需要进行尾气吸收；
故答案为：吸收HCl；NH3；
（2）由装置丙中产生的NaHCO3发生的反应为，NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl；制取Na2CO3时需要过滤得到晶体，洗涤后加热灼烧得到碳酸钠；
故答案为：过滤；
（3）若在（2）中灼烧的时间较短，NaHCO3将分解不完全，该小组对一份加热了t1min的NaHCO3样品的组成进行了研究．取加热了t1min的NaHCO3样品29.6g 完全溶于水制成溶液，然后向此溶液中缓慢地滴加稀盐酸，并不断搅拌．随着盐酸的加入，发生反应 CO32-+H+=HCO3-； HCO3-+H+=CO2↑+H2O；溶液中有关离子的物质的量的变化为碳酸根离子减小，碳酸氢根离子浓度增大，当碳酸根离子全部转化为碳酸氢根离子，再滴入盐酸和碳酸氢根离子反应生成二氧化碳，碳酸氢根离子减小，所以c曲线表示的是碳酸氢根离子浓度变化；碳酸根离子浓度0.2mol/L；碳酸氢根离子浓度为0.1mol/L；样品中NaHCO3和Na2CO3的物质的量之比是1：2；
故答案为：HCO3-； 1：2；
（4）若取10.5g NaHCO3固体物质的量=
2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O△m
2 1 62
0.1mol 0.05mol 10.5g-7.4g
反应后NaHCO3物质的量=0.125mol-0.1mol=0.025mol；NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑；消耗氯化氢物质的量0.025mol；
Na2CO3物质的量=0.05mol，Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑，消耗氯化氢物质的量0.1mol；
剩余氯化氢物质的量=0.200L×1mol/L-0.025mol-0.1mol=0.075mol，剩余溶液中c（H+）=
故答案为：0.375mol/L
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