- 纯碱的生产
- 共208题
海水是一种丰富的资源，工业上从海水中可提取NaCl、Na2CO3、Mg等多种物质，这些物质广泛应用于生产、生活等领域．如图所示是某工厂对海水资源进行综合利用的流程．
请回答下列问题：
（1）流程图中操作a的名称为______．
（2）工业上从海水中提取的NaCl，可用来制取纯碱，其简要过程如下：向饱和食盐水中先通入气体A，后通入气体B，充分反应过滤得到晶体C和滤液D，将晶体C灼烧即可制得纯碱．
①气体A应是______（填化学式），此过程的化学方程式为______．
②滤液D中主要含有NH4Cl、NaHCO3等物质，工业上常向滤液D中通入NH3，并加入细小食盐颗粒，使溶液冷却，析出不含有NaHCO3副产品的NH4Cl晶体，通入NH3的作用是______．
（3）操作b应在______气流中进行，若在空气中加热，则会水解生成Mg（OH）Cl，写出有关反应的化学方程式：______．
（4）某氯碱厂每天消耗234吨NaCl，可生产质量分数为32%的烧碱溶液______吨．
正确答案
（1）由流程图可知是从海水中分离出粗盐，即从溶液中分离出溶质，故用蒸发结晶的方法，故答案为：蒸发结晶；
（2）①向饱和的氯化钠溶液中依次通入氨气、二氧化碳，析出碳酸氢钠晶体，加热碳酸氢钠晶体可制得纯碱，上述反应的化学方程式分别为NH3+CO2+H2O+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓，故答案为：NH3；2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O；
②根据氨气溶于水后生成氨水，氨水电离成铵根和氢氧根离子，增大铵根的浓度有利于氯化铵的析出来分析，溶液碱性增强，使碳酸氢钠转换为溶解度较大的碳酸钠，可以提高氯化铵的纯度，
故答案为：增大NH4+的浓度有利于氯化铵的析出来，溶液碱性增强，使碳酸氢钠转换为溶解度较大的碳酸钠，可以提高氯化铵的纯度；
（3）如果直接在空气中加热MgCl2•6H2O则Mg2+会水解的生成Mg（OH）Cl和HCl，通入HCl可以抑制其水解；其反应方程式为：MgCl2•6H2O
故答案为：HCl；MgCl2•6H2O
（4）由NaCl溶液制备NaOH溶液，其方程式为：2NaCl+2H2O
NaCl～NaOH
58.5 40
234t m×32%
解得：m=500t，故答案为：500．
Ⅰ．下列叙述正确的是______．
A．“接触法”制H2SO4时，催化氧化阶段的反应原理为2SO2（g）+O2（g）
B．海水提镁的主要步骤为：
C．普通水泥的主要成分是硅酸钙
D．黏土的主要成分是三氧化二铝
Ⅱ．工业上可用食盐和石灰石为主要原料，经不同的方法生产纯碱．请回答下列问题：
（1）路布兰法是以食盐、石灰石、浓硫酸、焦炭为原料，在高温下进行煅烧，再浸取、结晶而制得纯碱．
①食盐和浓硫酸反应的化学方程式为______；
②硫酸钠和焦炭、石灰石反应的化学方程式为______（已知产物之一为CaS）；
（2）氨碱法的工艺如图1所示，得到的碳酸氢钠经煅烧生成纯碱．
①图中的中间产物C是______，D是______（写化学式）；
②装置乙中发生反应的化学方程式为______；
（3）联合制碱法是对氨碱法的改进，其优点是______；
（4）有人认为碳酸氢钾与碳酸氢钠的化学性质相似，故也可用氨碱法以氯化钾和石灰石等为原料制碳酸钾．请结合图1的溶解度（S）随温度变化曲线，分析说明是否可行？______．
正确答案
Ⅰ．A、催化氧化阶段的反应是SO2被氧气氧化为SO3，故A正确；
B、电解氯化镁溶液得不到Mg，故B错误；
C、普通水泥的主要成分是硅酸二钙、硅酸三钙、铝酸三钙，故C错误；
D、黏土的主要成分二氧化硅，还有氧化镁、碳酸钙和三氧化二铝，故D错误；
故选A；
Ⅱ．（1）根据难挥发性酸制备挥发性酸的原理，浓硫酸与氯化钠晶体反应生成HCl气体，反应方程式为：2NaCl+H2SO4（浓）
故答案为：2NaCl+H2SO4（浓）
（2）①甲装置为煅烧石灰石生成氧化钙和二氧化碳的装置，生成的氧化钙与水反应生成氢氧化钙，所以C应为Ca（OH）2，Ca（OH）2加入到丁装置，与NH4Cl反应生成NH3，则D应为NH3；故答案为：中间产物C是Ca（OH）2，D是NH3；
②在溶液中足量的CO2和H2O及NH3会生成HCO3-，HCO3-再与Na+结合生成NaHCO3晶体，以沉淀的形式析出，故答案为：NaCl+CO2+H2O+NH3=NaHCO3↓+NH4Cl
（3）该方法能提高原料的利用率，减少废渣的排放，保留了氨碱法的优点，消除了它的缺点，使食盐的利用率提高；NH4Cl 可做氮肥；可与合成氨厂联合，使合成氨的原料气 CO 转化成 CO2，革除了 CaCO3 制 CO2 这一工序．
故答案为：能提高原料的利用率，减少废渣（CaCl2）的排放，保留了氨碱法的优点，消除了它的缺点，使食盐的利用率提高；
NH4Cl 可做氮肥；
可与合成氨厂联合，使合成氨的原料气 CO 转化成 CO2，革除了 CaCO3 制 CO2 这一工序．
（4）由溶解曲线图可知KHCO3和NH4Cl的溶解度相差不大，当温度高于40℃时，由图象可知，降温结晶时会析出较多的KCl；
故答案为：不可行．因为KHCO3和NH4Cl的溶解度相差不大，当温度高于40℃时，KHCO3的溶解度大于NH4Cl，降温结晶时会析出较多的KCl．
侯德榜先生是我国举世闻名的化工专家，他对制碱技术作出了重大贡献，他所发明的联合制碱法称作“侯氏制碱法”．右图是在实验室中模拟“侯氏制碱法”中制取碳酸氢钠一步的实验装置，实验步骤为：
①连接好装置，检验气密性，在仪器内装入药品．
②先从D的分液漏斗中连续滴下浓氨水，直到产生的气体不能再在C中的饱和NaCl溶液中溶解时．再通入A中产生的气体．片刻后，烧杯中析出白色固体（碳酸氢钠）．继续向C中通入两种气体，直到不再有固体产生为止．
③过滤烧杯内所得的混合物，得到碳酸氢钠固体．
④向滤液中加入适量的氯化钠固体，发生反应：
NaCl（s）+NH4Cl（aq）=NaCl（aq）+NH4Cl（s），搅拌后过滤，滤出物可用作化肥．
⑤滤液再注入烧杯C中，重复使用，进行下一次制备…
试回答下列问题：
（1）检验装置A气密性的方法是______．
（2）烧杯C中发生反应的化学方程式为______．
（3）A中常选用的固体为______；B中应选用的液体为______．
（4）步骤②中必须先让D中发生反应，产生气体后，再让A中发生反应产生气体，原因是______．
（5）步骤④是在较高温度（如60℃）下还是在较低温度下（如0℃～10℃）下进行合适？______（填“较高”或“较低”）
（6）步骤④中所得的氯化铵晶体中常含有少量的氯化钠和碳酸氢钠（约占5%～8%），请设计简单的实验证明所得固体的成分大部分是氯化铵．简要写出操作方法、现象和结论．______．
正确答案
（1）检验装置气密性，主要是利用装置内的压强变化来判断，用手握住装置A的烧瓶（或微热），看到B瓶中玻璃管口和C中左边玻璃管口有气泡冒出，将手拿开，玻璃管内部形成一段水柱，说明装置A及左半部分气密性良好；
故答案为：用手握住装置A的烧瓶（或微热），看到B瓶中玻璃管口和C中左边玻璃管口有气泡冒出，将手拿开，玻璃管内部形成一段水柱，说明装置A及左半部分气密性良好；
（2）烧杯C中发生反应是二氧化碳和氨气通入饱和氯化钠溶液中反应生成碳酸氢钠晶体和氯化铵的反应，化学方程式为：NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl；
故答案为：NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl；
（3）A装置是制备二氧化碳气体的反应，所以固体为CaCO3；生成的二氧化碳气体中含有氯化氢，若不除去碳酸氢钠难以形成，所以应用饱和碳酸氢钠溶液或饱和氯化钠溶液除去；
故答案为：饱和NaHCO3溶液或水或饱和食盐水；
（4）步骤②中必须先让D中发生反应，产生气体后，再让A中发生反应产生气体，因为NH3在水中的溶解度比CO2大，先通NH3有利于吸收更多的CO2，从而生成更多的NaHCO3；
故答案为：NH3在水中的溶解度比CO2大，先通NH3有利于吸收更多的CO2，从而生成更多的NaHCO3；
（5）步骤④是向滤液中加入适量的氯化钠固体，发生反应：NaCl（s）+NH4Cl（aq）=NaCl（aq）+NH4Cl（s），温度越高氯化铵的溶解度增大不利于氯化铵的晶体析出，所以应在温度较低 的条件下析出氯化铵晶体，故答案为：较低；
（6）步骤④中所得的氯化铵晶体中常含有少量的氯化钠和碳酸氢钠（约占5%～8%），设计简单的实验证明所得固体的成分大部分是氯化铵，是利用氯化铵的分解产物为气体，温度降低氨气和氯化氢气体会重新生成固体氯化氨，方法为：取少量样品于试管中，用酒精灯加热，看到试管上端有白烟生成（或试管口有白色晶体），最后剩余极少量的固体，从而证明所得固体的成分大部分是氯化铵；
故答案为：取少量样品于试管中，用酒精灯加热，看到试管上端有白烟生成（或试管口有白色晶体），最后剩余极少量的固体，从而证明所得固体的成分大部分是氯化铵；
工业上对海水资源综合开发利用的部分工艺流程如图1所示．
（1）粗盐中含有Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质，粗制后可得饱和NaCl溶液，精制时通常在溶液中依次中加入过量的BaCl2溶液、过量的NaOH溶液和过量的Na2CO3溶液，过滤后向滤液中加入盐酸至溶液呈中性．请写出加入Na2CO3溶液后相关化学反应的离子方程式：______．
（2）本工艺流程中先后制得Br2、CaSO4、Mg（OH）2，能否按Br2、Mg（OH）2、CaSO4的顺序制备？______（填“能”或“否”），原因是______．
（3）氯化钠是重要的氯碱工业化工的原料．电解饱和食盐水常用离子膜电解槽和隔膜电解槽．离子膜和隔膜均允许通过的分子或离子是______．
A．Cl- B．Na+ C．OH- D．Cl2
（4）饱和食盐水电解时与电源正极相连的电极上发生的反应为______，与电源负极线连的电极附近溶液pH______（变大、不变、变小）．
（5）氯化钠的可用于生产纯碱，我国化学家侯德榜改革国外生产工艺，生产流程简要表示如图2：
①上述生产纯碱的方法称______，副产品的一种用途为______．
写出上述流程中X物质的分子式______．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．从沉淀池中取出沉淀的操作是______．
②合成氨原料气中氮气制备的方法之一为______，另一原料气氢气的制取化学方程式为______．
③沉淀池中发生的化学反应方程式是______．要实现该反应，你认为应该如何操作：______；
④为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，可取少量试样溶于水后，再滴加______．
正确答案
（1）Na2CO3可以把过量的钡离子转化为沉淀：Ba2++CO32-=BaCO3↓，Na2CO3可以和钙离子结合生成沉淀：Ca2++CO32-=CaCO3↓；
故答案为：Ba2++CO32-=BaCO3↓；Ca2++CO32-=CaCO3↓；
（2）工艺流程中先后制得Br2、CaSO4和Mg（OH）2，不能沉淀Mg（OH）2，硫酸钙为微溶物，如果先沉淀Mg（OH）2，则沉淀中会夹杂有CaSO4沉淀，使产品不纯．
故答案为：否．如果先沉淀Mg（OH）2，则沉淀中会夹杂有CaSO4沉淀，产品不纯；
（3）电解饱和食盐水，用石墨做电极，电解槽离子膜或隔膜，允许阳离子（或Na+）和水分子通过，不允许阴离子通过；阳极生成氯气，
故答案为：B；
（4）饱和食盐水电解时与电源正极相连的电极上发生的反应为溶液中氯离子失电子发生氧化反应，2Cl--2e-=Cl2↑；阴极和电源负极相连，溶液中氢离子得到电子生成氢气，破坏了阴极附近水的电离平衡，氢氧根离子浓度增大；与电源负极相连的电极附近溶液PH增大；
故答案为：2Cl--2e-=Cl2↑；增大；
（5）①目前工业制碱方法有二：氨碱法和联合制碱法．题中方法由我国侯德邦所创，称为侯氏制碱法，也称为联合制碱法，反应方程式为NH3+H2O+CO2+NaCl═NH4Cl+NaHCO3↓，得到碳酸氢钠同时得到氯化铵，故副产物为氯化铵，氯化铵可用来制作化肥，在联合制碱法中二氧化碳是反应的原料同时也是反应的副产物，可以循环利用；因为氯化钠最后剩余在母液中，所以循环I是氯化钠的循环；分离沉淀的方法是过滤．
故答案为：联合制碱法，做化肥；CO2；I； 过滤
②合成氨原料气中氮气制备的方法之一是分离液态空气方法分离得到氮气，氢气用碳和水蒸气反应生成；反应化学方程式为：C+H2O
故答案为：液体空气分离方法，C+H2O
③从流程图可以看出，沉淀池中加入的反应物有氨气、二氧化碳、氯化钠，根据生成物是碳酸氢钠，可推出反应物有水，同时可知碳酸氢钠为沉淀．
反应原理首先是氨气、二氧化碳和水反应生成碳酸氢氨，然后碳酸氢氨和氯化钠发生复分解反应交换成分生成碳酸氢钠晶体和氯化铵．为增大二氧化碳的吸收，应先向饱和氯化钠饱和溶液中通入氨气，再通入二氧化碳；
故答案为：NH3+CO2+NaCl+H2O=NH4Cl+NaHCO3↓或NH3+CO2+H2O=NH4HCO3，NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓；向氨化的饱和氯化钠溶液中通入二氧化碳气体得到碳酸氢钠晶体；
④检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠即检验是否含氯离子，可以用硝酸酸化的硝酸银，观察到若产生白色沉淀则说明有氯化钠存在，
故答案为：用硝酸酸化的硝酸银，观察产生白色沉淀；
工业制纯碱的第一步是通过饱和食盐水、氨和二氧化碳之间的反应，制取碳酸氢钠晶体．该反应原理可以用以下化学方程式表示，此反应是放热反应．NH3+CO2+H2O+NaCl （饱和）═NaHCO3（晶体）+NH4Cl
Ⅰ、利用上述反应原理，设计如下图所示装置，制取碳酸氢钠晶体．B中盛有饱和碳酸氢钠溶液，C烧杯中盛有冰水，D中装有蘸稀硫酸的脱脂棉，图中夹持装置已略去．
2，4，6
可选用的药品有：a．石灰石 b．生石灰 c．6mol/L盐酸 d．稀硫酸 e．浓氨水f．饱和氯化钠溶液．
①A中制备气体的离子方程式 ，E中制备气体时所需药品是（选填字母代号）
②B中溶液作用是 C烧杯中冰水的作用是 ．
③检验D出口处是否有氨气逸出的方法是：
Ⅱ、该小组同学为了测定C中所得晶体的碳酸氢钠的纯度（假设晶体中不含碳酸盐杂质），将晶体充分干燥后，称量质量为wg．再将晶体加热到质量不再变化时，称量所得粉末质量为mg．然后进行如图所示实验：
请填空：操作III的方法为 、 、 ；所得晶体中碳酸氢钠的纯度为 ．
正确答案
我国化工专家侯德榜发明的侯氏制碱法的化学原理是将二氧化碳通入氨水的氯化钠饱和溶液中，其化学反应方程式为：NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl．
（1）在实验室中利用上述原理从反应所得溶液中分离出碳酸氢钠晶体的实验操作称为______，该装置使用的玻璃仪器有玻璃棒、______、______．
（2）实验所得碳酸氢钠晶体中，可能含有的杂质离子有Cl-和NH4+，实验室鉴定Cl-所选用的试剂是______，所发生反应的离子方程式为：______；鉴定另一种杂质离子NH4+的实验检验方法是______．
（3）碳酸氢钠晶体受热分解可得到纯碱，其化学反应方程式为______．
正确答案
（1）提取液体中的固体并使其分离一般采用过滤的方式完成，过滤操作中用到的玻璃仪器主要有：烧杯、玻璃棒、漏斗，故答案为：过滤；烧杯；漏斗；
（2）实验室对溶液中氯离子的检验方法是：加入硝酸酸化的硝酸银溶液，如果由白色沉淀生成则可判断原溶液中存在氯离子，反应的离子方程式为Cl-+Ag+=AgCl↓；铵根离子的检验方法是：加入碱性较强的溶液并加热，如果能生成使湿润的紫色石蕊试纸变蓝的气体，则可证明铵根离子的存在，其原理是铵盐遇碱会生成氨气
故答案为：AgNO3溶液、稀HNO3；Cl-+Ag+=AgCl↓；取少量固体与强碱溶液混合加热，生成的气体用湿润的红色石蕊试纸检验；
（3）碳酸氢钠受热分解会生成碳酸钠、二氧化碳和水，反应的化学方程式为2NaHCO3
故答案为：2NaHCO3
纯碱是一种重要的化工原料。目前制碱工业主要有“氨碱法”和“联合制碱法”两种工艺。请按要求回答问题：
(1)“氨碱法”产生大量CaCl2，请写出该工艺中产生CaCl2的化学方程式：___。
(2)写出“联合制碱法”有关反应的化学方程式：____。
(3)CO2是制碱工业的重要原料，“联合制碱法”中CO2的来源是___，“氨碱法”中CO2的来源是____。 (4)“联合制碱法”与“氨碱法”相比优点在于___。
正确答案
(l)2NH4Cl+Ca(OH)2
(2) NH3+H2O+CO2+NaCl(饱和)==NaHCO3↓+ NH4Cl
2NaHCO3
(3)合成氨厂和本厂CO2的循环利用；煅烧石灰石
(4)①没有废弃物产生并有可作为化肥的NH4Cl的副产品产生；②原料得到了循环利用；③能量消耗低
(1)实验室中可用如图甲或乙装置与相应的药品制得NH3。
①乙中分液漏斗内盛放的物质是____________，圆底烧瓶内的物质是___________（均填名称）。
②实验前需检查甲或乙装置的气密性，气密性检查的原理是首先构成__________，然后利用_________的变化产生的相关现象进行判断。
(2)氨碱法的工艺流程示意图如下
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在流程图中先氨化再碳酸化的目的是______________。
③氨碱法流程中氨及______均可以循环使用，试写出能使二者之一循环使用的化学方程式：_________________。
正确答案
(1)①浓氨气；氧化钙（氢氧化钠或碱石灰等其他合理答案也可以）；
②密闭体系；压强
(2)①Ca(OH)2或CaO；Na2CO3；
②通入氨使溶液成为碱性，以增大二氧化碳在粗盐水中溶解的量，使溶液中HCO3-的量增加，有利于NaHCO3过饱和析出；
③CO2；2NH4Cl+Ca(OH)2
【三选一—选修化学与技术】
(1)纯碱是一种重要的化工原料。目前制碱工业主要有“氨碱法”和“联合制碱法”两种工艺。
①“氨碱法”产生大量CaCl2废弃物，写出该工艺中产生CaCl2 的化学方程式：___；
②写出“联合制碱法”有关反应的化学方程式：____；
③CO2是制碱工业的重要原料，“联合制碱法”与“氨碱法”中CO2的来源有何不同？____
(2)钢铁工业对促进经济和社会发展起了重要作用。
①炼钢时，加入硅、锰和铝的目的是___；
②不锈钢含有的铬元素是在炼钢过程的氧吹___（填“前”或“后”）加入；
③炼铁和炼钢生产中，尾气均含有的主要污染物是___；从环保和经济角度考虑，上述尾气经处理可用作___。
正确答案
(1)①2NH4Cl+Ca(OH)2
②NH3+CO2+H2O+NaCl(饱和)=NaHCO3↓+NHCl ;2NaHCO3
③“氨碱法”中CO2来源于石灰石煅烧，“联合制碱法”中CO2来源于合成氨工业的废气
(2)①脱氧和调整钢的成分
②后
③CO ;燃料
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式程为：________________________________，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：________________________.
正确答案
(1)Ca(OH)2或CaONa2CO3(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)NaHCO3＝
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