- 纯碱的生产
- 共208题
（2015秋•普宁市校级月考）制纯碱包括石灰石分解、粗盐水精制、氨盐水碳酸化等基本步骤．完成下列计算：
（1）CaCO3质量分数为0.90的石灰石100kg完成分解产生CO2______L（标准状况下）．
（2）石灰窑中，该石灰石100kg与焦炭混合焙烧，产生CO2 29120L（标准状况下），如果石灰石中碳酸钙完全分解，且焦炭完全燃烧，不产生CO，则焦炭的物质的量为______mol．
（3）已知粗盐水含MgCl2 6.80mol/m3，含CaCl2 3.00mol/m3．向粗盐水中加入Ca（OH）2除镁离子：MgCl2+Ca（OH）2=Mg（OH）2↓+CaCl2，然后加入Na2CO3除钙离子．处理上述粗盐水10m3，至少需要加Na2CO3______g．
（4）如果用碳酸化尾气（含NH3体积分数为0.100、CO2体积分数0.040）代替碳酸钠，发生如下反应：Ca2++2NH3+CO2+H2O=CaCO3↓+2NH4+．处理上述10m3粗盐水至少需要通入______ L（标准状况下）碳酸化尾气．
正确答案
解析
解：（1）n（CaCO3）=
故答案为：20160；
（2）n（CaCO3）=
（3）粗盐水10m3，则该粗盐水中n（MgCl2 ）=6.80mol/m3×10m3=68mol，n（CaCl2）=3.00mol/m3×10m3=30mol，根据MgCl2+Ca（OH）2═Mg（OH）2↓+CaCl2知氯化镁生成氯化钙物质的量为n（MgCl2 ）=n（CaCl2）=68mol，则总的n（CaCl2）=68mol+30mol=98mol，氯化钙和碳酸钠反应时以1：1反应，则需要碳酸钠物质的量为98mol，m（Na2CO3）=nM=98mol×106g/mol=10388g，故答案为：10388；
（4）加入的碳酸钠除钙离子，溶液中n（Ca2+）=n（Na2CO3）=98mol，反应中NH3、CO2按物质的量之比2：1反应，而碳酸化尾气中NH3、CO2的物质的量之比为0.1：0.04=2.5：1，故反应中氨气有剩余，根据Ca2++2NH3+CO2+H2O→CaCO3↓+2NH4+，可知需要二氧化碳为98mol，故需要碳酸化尾气的体积为98mol×22.4L/mol÷0.04=54880L，
故答案为：54880．
（1）我国化学家侯德榜改进国外的纯碱生产工艺，其生产流程可简要表示如图：
提示：沉淀池中反生的反应为NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl．
①往饱和食盐水中依次通入足量的NH3、CO2（氨碱法），二不先通CO2再通NH3的原因是______
②从生产流程图可知，物质X是______．
③写出煅烧炉中反应的化学方程式：______．
（2）实验室用CO2和50mL2mol•L-1NaOH溶液制取50mL1mol•L-1纯碱溶液．
①写出简要的实验步骤：______．
②写出有关反应的化学方程式：______．
正确答案
因为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-
CO2
2NaHCO3
将50mL2mol•L-1NaOH溶液分成二等份，向其中一份中通入过量CO2气体，然后将另一份NaOH溶液倒入并充分混合，可得50mL1mol•L-1纯碱溶液
NaOH+CO2=NaHCO3、NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O
解析
解：（1）①氨气极易溶于水，而二氧化碳微溶于水，先通入氨气，溶液呈碱性，再通入二氧化碳气体可之更多地转化为HCO3-，故答案为：因为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-；
②碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、CO2和水，可将CO2通入沉淀中循环利用，故X为CO2，故答案为：CO2；
③碳酸氢钠受热分解的化学方程式为2NaHCO3
（2）①将50mL2mol•L-1NaOH溶液均匀分成二等份；Ⅱ、向其中一等份中通入过量CO2气体；Ⅲ、将另一等份NaOH溶液加入步骤Ⅱ所得溶液中，并充分混合，即得到50mL1mol•L-1纯碱溶液；故答案为：将50mL2mol•L-1NaOH溶液分成二等份，向其中一份中通入过量CO2气体，然后将另一份NaOH溶液倒入并充分混合，可得50mL1mol•L-1纯碱溶液；
②NaOH溶液里通入过量CO2气体发生反应的化学方程式为NaOH+CO2=NaHCO3，碳酸氢钠溶液里加入NaOH溶液发生反应的化学方程式为NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O，故答案为：NaOH+CO2=NaHCO3、NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O．
我国化工专家侯德榜的“侯氏制碱法”曾为世界制碱工业做出了突出贡献．他以NaCl、NH3、CO2等为原料先制得NaHCO3，进而生产出纯碱．有关反应的化学方程式为：
NH3+CO2+H2O=NH4HCO3；
NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl；
2NaHCO3 
（1）碳酸氢铵与饱和食盐水反应，能析出碳酸氢钠晶体的原因是______
a．碳酸氢钠难溶于水
b．碳酸氢钠受热易分解
c．碳酸氢钠的溶解度相对较小，所以在溶液中首先结晶析出
（2）某探究活动小组根据上述制碱原理，进行碳酸氢钠的制备实验，同学们按各自设计的方案实验．
①一位同学将二氧化碳气体通入含氨的饱和食盐水中制备碳酸氢钠，实验装置如下图所示（图中夹持、固定用的仪器未画出）．
试回答下列有关问题：
（Ⅰ）乙装置中的试剂是______；
（Ⅱ）丁装置中稀硫酸的作用是______；
（Ⅲ）实验结束后，分离出NaHCO3 晶体的操作是______（填分离操作的名称）．
②另一位同学用图中戊装置（其它装置未画出）进行实验．
（Ⅰ）实验时，须先从______管通入______ 气体，再从______管中通入______气体；
（Ⅱ）有同学建议在戊装置的b管下端连接己装置，理由是______；
（3）请你再写出一种实验室制取少量碳酸氢钠的方法：______．
正确答案
解析
解：（1）a．碳酸氢钠易溶于水，故A错误；
b．碳酸氢钠受热易分解，与其在溶液中首先结晶析出无关，故B错误；
c．碳酸氢钠的溶解度相对于氯化铵来说碳酸氢钠的溶解度更小一些，所以在溶液中首先结晶析出，故C正确；
故选C；
（2）①（I）利用盐酸制取二氧化碳时，因盐酸易挥发，所以，二氧化碳中常会含有氯化氢气体，碳酸氢钠能与盐酸反应不与二氧化碳反应，所以通过碳酸氢钠的溶液是可以除掉二氧化碳气体中的氯化氢气体，故答案为：饱和碳酸氢钠溶液；
（II）实验过程中氨气可能有剩余，而稀硫酸能与氨气反应，所以稀硫酸的作用是吸收末反应的NH3，故答案为：吸收未反应的NH3；
（III）分离出NaHCO3晶体的操作是分离固体与液体，常采用的实验操作是过滤操作，故答案为：过滤；
②（I）制取碳酸氢钠时先要得到含氨的饱和食盐水，氨气极易溶于水，二氧化碳能溶于水，所以应先通入氨气，所以a端通入，从而保证了从b通入二氧化碳时，二氧化碳被充分反应；故答案为：a、NH3，b、CO2；
（II）装置改动后反应物的二氧化碳与溶液的接触面积变大，提高了二氧化碳的吸收率，故答案为：增大气体与溶液接触面积，提高CO2吸收率；
（3）从题干信息NH4HCO3+NaCl═NaHCO3↓+NH4Cl；可得制取碳酸氢钠的方法，同时也可采用烧碱溶液中通入过量CO2或往饱和Na2CO3 溶液中通入过量CO2 等得到碳酸氢钠，
故答案为：用碳酸氢铵与适量饱和食盐水反应，或往烧碱溶液中通入过量CO2；或往饱和Na2CO3 溶液中通入过量CO2 等．
联合制碱法也称侯德榜制碱法，生产原料为空气、焦炭、水和氯化钠，其生产流程如图1：
已知几种盐的溶解度（g/100gH2O）如下表：
回答下列问题：
（1）合成氨的原料有：______．
（2）写出沉淀池中的离子方程式______；生成沉淀的原因有（填编号）______．
a．反应体系中NaHCO3溶解度最小
b．反应消耗了溶剂H2O
c．生成NaHCO3的质量比NaCl多
（3）从母液中分离出NH4Cl，加入NaCl通入NH3的原因是______；不析出NaHCO3和NH4HCO3的原因______．
（4）制得的纯碱中含有少量NaCl，为测定纯碱样品中Na2CO3的含量．现准确称取mg样品，利用图2实验装置，根据反应前后U型管的质量差来测定样品中Na2CO3的含量，你认为是否合理？______．若不合理，其原因是______（若合理，此空不需回答）．
正确答案
解析
解：（1）氨气和氢气来合成氨气，氮气来自空气，氢气来自焦炭和水的反应产物，即合成氨的原料有空气、焦炭、水，
故答案为：空气、焦炭、水；
（2）沉淀池中发生的化学反应为饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳析出碳酸氢钠晶体，反应方程式为NH3+H2O+CO2+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓，离子方程式为：Na++NH3+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4+，反应体系中NaHCO3溶解度最小，并且反应消耗了溶剂H2O，此外生成NaHCO3的质量比NaCl多，这些都是碳酸氢钠沉淀的原因，
故答案为：Na++NH3+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4+；abc；
（3）从母液中分离出NH4Cl，加入NaCl通入NH3，这样做的原因是增加Cl-浓度和NH4+浓度，以利析出NH4Cl，析出NaHCO3固体后，母液中HCO3-浓度较小，且通入NH3将HCO3-转化为CO32-，不析出NaHCO3和NH4HCO3，
故答案为：增加Cl-浓度和NH4+浓度，以利析出NH4Cl；析出NaHCO3固体后，母液中HCO3-浓度较小，且通入NH3将HCO3-转化为CO32-；
（4）实验原理是根据碱石灰增加的质量即为二氧化碳的质量，结合碳酸钠和盐酸反应的方程式来进行测定，得到碳酸钠的质量的，但是反应后的CO2不能被U型管中碱石灰全部吸收，以及盐酸挥发的HCl使U型管中碱石灰增重都会导致实验误差，故答案为：反应后的CO2不能被U型管中碱石灰全部吸收；盐酸挥发的HCl使U型管中碱石灰增重．
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）卢布兰芳是以食盐、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1中的中间产物C是______，D______．（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为原料制碳酸钾．请结合2图的溶解度（S）随温度变化曲线，分析说明是否可行？______．
正确答案
解析
解：（1）①利用高沸点酸制备挥发性酸，且HCl极易溶于水，故利用直接使用98%浓硫酸和氯化钠制取氯化氢，反应为：NaCl+H2SO4（浓）
故答案为：NaCl+H2SO4（浓）
②由题目信息可知，硫酸钠与石灰石、焦炭反应生成CaS、Na2CO3，根据元素守恒可知，还原C的氧化物CO或CO2生成，故反应方程式为：Na2SO4+4C+CaCO3
故答案为：Na2SO4+4C+CaCO3
（2）①碳酸钙加热分解生成CaO与CO2，故A为CaO，B为CO2，CaO在熟化桶内与水反应生成氢氧化钙，故C为Ca（OH）2；氢氧化钙与氯化铵在混合池内反应生成氨气与氯化钙，故D为NH3，
故答案为：Ca（OH）2；NH3；
②氨气与氯化钠溶液混合后，在乙中与二氧化碳发生反应，生成NaHCO3、NH4Cl，反应方程式为NH3+CO2+NaCl+H2O=NaHCO3+NH4Cl，
故答案为：NH3+CO2+NaCl+H2O=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，可利用合成氨的产物CO2，
故答案为：提高食盐利用率、副产物氯化铵可用作化肥、可利用合成氨的产物CO2；
（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，无法大量析出碳酸氢钾；
故答案为：不可行； 因为KHCO3的溶解度较大，且在常温下与KCl溶解度相差小，当温度高于40℃时，由图象可知，降温结晶时会析出较多的KCl，无法大量析出碳酸氢钾；
侯氏制碱法是连续循环生产的过程，主要流程见图，有关该流程的叙述中正确的是（ ）
A母液中含有大量的Na+、NH
B通入NH3只是为了增加NH
C加入的Y物质为CO2
D生产过程中还需要补充水
正确答案
解析
解：A、降温池中通入过量的氨气，所以母液中含有大量的氯化铵和碳酸钠，可能含有过量的氯化钠，所以母液中含有大量的Na+、NH4+、Cl-、CO32-，故A正确；
B、氨水溶液呈碱性，增强二氧化碳的溶解度，故B错误；
C、加入的X物质为CO2，Y物质为氯化钠，故C错误；
D、反应NaCl+NH3+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl中消耗水，所以生产过程中还需要补充水，故D正确；
故选AD．
工业上利用粗盐（含有较多的Ca2+和Mg2+）生产纯碱的工艺流程示意图如图：
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）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______．
（3）碳酸化后过滤，滤液D最主要的成分是______（填写化学式）．
（4）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．则加澄清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______．
（5）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，需要测定的数据是加热前样品的质量（m1）与加热后残留固体的质量（m2），则纯碱中碳酸氢钠的质量分数为______．
正确答案
解析
解：（1）粗盐水中含有Mg2+、Ca2+，用Ca（OH）2或CaO将Mg2+转化为Mg（OH）2，再用Na2CO3将Ca2+转化为CaCO3沉淀，
故答案为：Ca（OH）2或CaO；Na2CO3；
（2）由于溶液中存在氨气，氯化钠，当通入二氧化碳后，碳酸化后发生反应的化学方程式是：NH3+CO2+H2O+NaCl→NH4Cl+NaHCO3↓，有晶体析出；由于碳酸钠溶解度比碳酸氢钠大，所以没有碳酸钠析出，
故答案为：有晶体析出（或出现浑浊）；碳酸钠溶解度比碳酸氢钠大；
（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，反应的化学方程式为：H2O+CO2+NH3+NaCl=NaHCO3+NH4Cl，最终得到NH4Cl还有碳酸氢钠等，碳酸氢钠溶解度很小而结晶，故酸化后滤液的主要成分是NH4Cl，
故答案为：NH4Cl；
（4）滤液中主要含有的是氯化铵，其和石灰水反应时：NH4++OH-
故答案为：NH4++OH-
（5）m1表示加热前纯碱样品的质量，m2表示加热后固体的质量，则加热损失的质量为：m1-m2，
2NaHCO3
168 106 62
m（NaHCO3） m1-m2
则：m（NaHCO3）=
故纯碱中含有的碳酸氢钠的质量分数为：
故答案为：
符合实际并用于工业生产的是（ ）
正确答案
解析
解：A．二氧化碳和氢氧化钠反应，当二氧化碳量少时发生CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O，当二氧化碳过量时发生：CO2+NaOH═NaHCO3，所以CO2通入氢氧化钠溶液中制Na2CO3，很难控制CO2量，无法制得纯净的碳酸钠，工业上常用侯氏制碱法制取碳酸钠，将氨气和二氧化碳通入到饱和氯化钠中制备碳酸氢钠，再加热碳酸氢钠分解制取碳酸钠，故A错误；
B．氢气和氯气混合气体，在光照时会发生爆炸，不能用于工业生产，工业上是将氢气在氯气中燃烧制取氯化氢，故B错误；
C．氢氧化钙在水中的溶解度很小，澄清的石灰水中含有的氢氧化钙的量少，Cl2通入澄清石灰水中制漂粉精量少，不符合工业生产的需要，石灰乳中含有的氢氧化钙含量高，工业上将氯气通入到石灰乳中制取漂白精，故C错误；
D．工业上生产硫酸时，第一步：SO2的制取，原料的选择要根据不同国家、不同地区矿石的分布情况确定，
主要有S、FeS2、FeS、H2S、CuFeS2等含硫矿石，中国因为黄铁矿含量丰富，所以用的是黄铁矿，世界上很多国家都是用的硫磺，故D正确；
故选D．
化学无处不在，与化学有关的说法不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．侯氏制碱法是将CO2、NH3通入饱和NaCl溶液中，发生以下反应：NH3+CO2+H2O=NH4HCO3；NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓，其中NaHCO3溶解度最小，故有NaHCO3的晶体析出，故A正确；
B．浓盐酸易挥发，与NH3结合生成NH4Cl固体小颗粒，为白烟，故B正确；
C．碘是人体必需元素，补碘常在食盐中加入KIO3固体而不是高碘酸，高碘酸为强酸性，具有强烈刺激性和腐蚀性，故C错误；
D．制备黑火药的原料为S、KNO3、C，三者比例为1：2：3，故D正确．
故选C．
（1）硫酸是基本化工原料．某地硫铁矿资源丰富，水源充足，交通便利，风景秀丽，文物古迹较多，人口密集．如果在此地建造硫酸厂，有何利弊？
利是：______；弊是：______．
（2）我国著名化学家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：（沉淀池中发生的化学反应为：NH3+CO2+H2O+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓）
①上述生产纯碱的方法称______，副产品氯化铵的一种用途为______．
②上述流程中X物质为______．
③侯德榜主要是设计了上述流程中的循环______（填“Ⅰ”或“Ⅱ”），使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上．从沉淀池中取出沉淀的操作是______．
正确答案
解析
解：（1）根据题干：某地硫铁矿资源丰富，水源充足，交通便利，这些条件为硫酸的生产提供了有利条件，但是，硫酸生产过程中，难免会产生污染性的气体二氧化硫，会对人以及环境造成污染，
故答案为：利：原料丰富，水源充足，交通便利；弊：可能破坏环境，损坏文物古迹，影响人们身体健康；
（2）①目前工业制碱方法有两种：氨碱法和联合制碱法，题中方法由我们侯德邦所创，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↓，得到一摩尔的碳酸氢钠同时得到一摩尔的氯化铵，故副产物为氯化铵，氯化铵可用来制作化肥，
故答案为：联合制碱法或侯德榜制碱法或侯氏制碱法；化肥或电解液或焊药等；
②在联合制碱法中NH3+H2O+CO2+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓，2NaHCO3
故答案为：CO2或二氧化碳；
③循环Ⅰ是将未反应的氯化钠返回沉淀池中，从固液混合物中分离出固体的方法为过滤，
故答案为：Ⅰ；过滤．
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