- 纯碱在生产生活中的应用
- 共48题
[选修一化学与技术]联碱法(候氏制碱法)和氨碱法的生产流程简要表示如下图:
(1)沉淀池中发生反应的化学方程式为______;
(2)X是______,Y是______ (填化学式);
(3)Z中除了溶解的氨气、食盐外,其它溶质还有______;排出液中的溶质除了氢氧化钙外,还有______;
(4)从理论上分析,在氨碱法生产过程中______ (填“需要”、“不需要”)补充氨气,从原料到产品,氨碱法总反应过程用化学方程式表示,可写为______;
(5)根据联碱法中从母液中提取氯化铵晶体的过程推测,所得结论正确是______;
a.常温时氯化铵的溶解度比氯化钠小
b.通入氨气目的是使氯化铵更多析出
c.加入食盐细粉目的是提高Na+的浓度,促进碳酸氢钠结晶析出
(6)联碱法中,每当通入NH3 44.8L(巳折合成标准状况下)时可以得到纯碱100.0g则NH3的利用率为______.相比于氨碱法,指出联碱法的一项优点______•
正确答案
(1)依据流程图分析可知,生产流程联碱法和氨碱法生产流程中沉淀池中发生的反应是氨气、二氧化碳、水、氯化钠反应生成碳酸氢钠晶体和氯化铵,所以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;
(2)联碱法生产流程图中分析循环Ⅱ中是碳酸氢钠分解生成的二氧化碳气体;氨碱法的生产流程中循环Ⅰ是氧化钙和水反应生成氢氧化钙,氢氧化钙与铵盐反应生成的氨气可以循环使用,故答案为:CO2;NH3;
(3)依据两个过程中的物质发生的反应分析,联碱法母液主要是氯化铵、碳酸钠、碳酸氢钠、氯化钠;Z中除了溶解的氨气、食盐外,其它溶质还有氯化铵、碳酸钠;氨碱法排出液中的溶质除了氢氧化钙外,还有氢氧化钙和氯化铵反应生成的氯化钙,氯化钠,故答案为:Na2CO3、NH4Cl;CaCl2、NaCl;
(4)从理论上分析,氨碱法生产过程中,母液中加入氧化钙反应生成氢氧化钙会和铵盐生成氨气,反应过程中氨气转化为铵盐,铵盐转化为氨气,氨气循环使用,不需要补充氨气;
NaCl+NH3+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl;CaCO3═CaO+CO2↑;CaO+H2O═Ca(OH)2;Ca(OH)2+2NH4Cl═CaCl2+2NH3↑+2H2O;2NaHCO3═Na2CO3+H2O+CO2↑合并得到总化学方程式为:CaCO3+2NaCl═Na2CO3+CaCl2,故答案为:不需要;CaCO3+2NaCl═Na2CO3+CaCl2;
(5)联碱法中从母液中提取氯化铵晶体的过程中;
a、温时氯化铵的溶解度比氯化钠大,故a错误;
b、通氨气作用有增大NH4+的浓度,使NH4Cl更多地析出和使NaHCO3转化为Na2CO3,提高析出的NH4Cl纯度,故b正确;
c、加入食盐细粉目的是提高Cl-的浓度,促进氯化铵结晶析出,故c错误;
故答案为:b;
(6)联碱法中发生的反应为:NaCl+NH3+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl;2NaHCO3═Na2CO3+H2O+CO2↑;每当通入NH3 44.8L(巳折合成标准状况下)物质的量为2mol;生产过程中得到纯碱100.0g,物质的量为=
mol;需要氨气的物质的量为
×2=
mol;则NH3的利用率=
×100%=94.3%;
联合制碱法与氨碱法比较,其最大的优点是使食盐的利用率提高到96%以上,应用同量的食盐比氨碱法生产更多的纯碱.另外它综合利用了氨厂的二氧化碳和碱厂的氯离子,同时,生产出两种可贵的产品--纯碱和氯化铵.将氨厂的废气二氧化碳,转变为碱厂的主要原料来制取纯碱,这样就节省了碱厂里用于制取二氧化碳的庞大的石灰窑;将碱厂的无用的成分氯离子(Cl-)来代替价格较高的硫酸固定氨厂里的氨,制取氮肥氯化铵.从而不再生成没有多大用处,又难于处理的氯化钙,减少了对环境的污染,并且大大降低了纯碱和氮肥的成本,充分体现了大规模联合生产的优越性,
故答案为:94.3%;不产生无用的CaCl2,提高了食盐的转化率.
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)实验室提纯粗盐的实验操作依次为:取样、________、沉淀、_________、__________、冷却结晶、_________、烘干。
(3)工业生产纯碱工艺流程中,碳酸化时产生的现象是____________。碳酸化时没有析出碳酸钠晶体,其原因是____________。
(4)碳酸化后过滤,滤液D最主要的成分是____________(填写化学式),检验这一成分的阴离子的具体方法是:______________________________。
(5)氨碱法流程中氨是循环使用的,为此,滤液D加入石灰水产生氨。加石灰水后所发生的反应的离子方程式为:_____________________滤液D加石灰水前先要加热,原因是________________________。
(6)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,纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为:__________________(注明你的表达式中所用的有关符号的含义)
正确答案
(1)Ca(OH)2或CaO;Na2CO3
(2)溶解;过滤;蒸发;过滤
(3)有晶体析出(或出现浑浊);碳酸钠溶解度比碳酸氢钠大
(4)NH4Cl;取样,加硝酸酸化,加硝酸银,有白色沉淀,该阴离子是氯离子
(5)NH4++OH-==NH3↑+H2O;防止加石灰水时产生碳酸钙沉淀
(6)(m1:加热前纯碱的质量、m2:加热后纯碱的质量)
(三选一)【化学与技术】
纯碱一直以来都是工业生产的重要原料,很长一段时间纯碱的制法都被欧美国家所垄断。上个世纪初,我国著名的工业化学家侯德榜先生经过数年的反复研究终于发明了优于欧美制碱技术的联合制碱法(又称侯氏制碱法)。并在天津建造了我国独立研发的第一家制碱厂。其制碱原理的流程如图
(1)侯德榜选择天津作为制碱厂的厂址有何便利条件(举二例说明):______、_____。
(2)合成氨工厂需要向制碱厂提供两种原料气体,它们分别是 ____、____(填化学式);这两种气体在使用过程中是否需要考虑添加的顺序:____(填“是”或“否”),原因是____________________。
(3)在沉淀池中发生的反应的化学方程式:________________。
(4)使原料水中溶质的利用率从70%提高到90%以上,主要是设计了__________(填上述流程中的编号)。从母液中可以提取的副产品的应用是____________(举一例)。
正确答案
(1)原料丰富;运输便利
(2)CO2;NH3;是;氨气在水中溶解度大,先通氨气后通CO2产生碳酸氢铵多,有利于碳酸氢钠析出
(3)NaCl(饱和)+CO2+NH3+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl
(4)循环I;作化肥
工业上的“三酸两碱”是指硫酸、硝酸、盐酸、纯碱和烧碱,氨气与这些工业原料的生产有密切关系。如氨气是生成硝酸、纯碱的原料,其水溶液是硫酸工业中尾气的吸收剂。部分生成工艺流程图或装置图如下:
材料一候氏制纯碱工艺流程图
气体A的饱和溶液A和食盐的饱和溶液
悬浊液
晶体
纯碱
材料二阳离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图
材料三某化工厂为了综合利用生产过程中的副产品CaSO4,与相邻的合成氨厂联合设计了以下制备
(NH4)2SO4的工艺流程
根据以上材料,回答下列问题
(1)第Ⅳ步操作名称_______,为什么先通入A气体再通B气体?______________。
(2)材料二中精制的食盐水通过离子交换膜电解槽电解,透过阳离子交换膜的离子a是______;b入口通入的溶液是______________,电解饱和食盐水的离子方程式是_____________________。
(3)工业上除用电解法制烧碱外,还可用石灰--纯碱法来生产,写出有关反应方程式:_____________。
(4)材料三中的沉淀池内发生的主要反应方程是______________,从绿色化学和资源综合利用的角度说明上述流程的主要优点是__________________。
正确答案
(1)加热分解;A为氨气,先通入溶解度很大的氨气,一方面提供反应物,另一方面使溶液呈碱性有利于 CO2的吸收
(2)Na+;精制后的饱和食盐水;2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH- (3)Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH
(4)CaSO4+CO2+2NH3+H2O=CaCO3↓+(NH4)2SO4;该流程中,产生的CO2循环使用,得到的产品和副产品都是有用的物质,不会造成环境污染
坐落在山东沿海地区的潍坊纯碱厂是我国重点大型企业,其生产工艺沿用我国化学侯德榜改革国外的纯碱生产工艺,生产流程可简要表示如下:
①上述生产纯碱的方法称___________ ,副产品的一种用途为______________ 。
②沉淀池中发生的化学反应方程式是________________ 。
③写出上述流程中X物质的分子式___________________ 。
④使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上,主要是设计了_____ (填上述流程中的编号)的循环。
⑤向母液中通氨气,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
B.使NaHCO3更多地析出
C.使NaHCO3转化为Na2CO3,提高析出的NH4Cl纯度
正确答案
①联合制碱法或侯德榜制碱法;化肥或电解液或焊药等
②NH3+CO2+H2O+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓
③CO2 ④I
⑤ A、C
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