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简答题

下面是在实验室中模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的实验步骤.

第一步:连接好装置,检验气密性,在仪器内装入药品.

第二步:先让一装置发生反应,直到产生的气体不能再在C中溶解,再通入另一装置中产生的气体,片刻后,C中出现固体.继续向C中通入两种气体,直到不再有固体产生.

第三步:过滤C中所得的混合物,得到NaHCO3固体.

第四步:向滤液中加入适量的NaCl粉末,有NH4C1晶体析出.

(1)如图所示装置的连接顺序是:a接__________________;b接______

(2)A中常选用的固体反应物为______;D中应选用的液体为______

(3)第二步中必须先让______装置先发生反应

(4)C中用球形干燥管而不用直导管,其作用是______

(5)第四步中分离出NH4Cl晶体的操作是______;其所得的NH4C1晶体中常含有少量的NaCl和NaHCO3(约占5%~8%),请设计一个简单的实验,证明所得固体的成分大部分是NH4C1.简要写出操作和现象:______

正确答案

解:(1)足量的CO2与NaOH反应生成NaHCO3,装置A产生CO2,装置B产生NH3,装置D除去二氧化碳中的HCl,二氧化碳与氨气通入C中应防止倒吸,则b接c,故a接f、e接d,

故答案为:f;e;d;c;

(2)A装置是制备二氧化碳气体的反应,所以固体为CaCO3用块状石灰石,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:块状石灰石;饱和NaHCO3溶液;

(3)候氏制碱方法是利用氨气溶解性大极易溶解于水,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;实验操作过程中,应让B装置先发生反应,

故答案为:B;

(4)氨气极易溶于水,用直导管向饱和氯化钠溶液中通入氨气,容易发生倒吸,C中用球形干燥管球形部分液面上升慢起缓冲作用,可以防止倒吸,故答案为:防倒吸;

(5)第四步:向滤液中加入适量的NaCl粉末,有NH4Cl晶体析出,分离固体和液体用过滤的方法,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:过滤;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.

解析

解:(1)足量的CO2与NaOH反应生成NaHCO3,装置A产生CO2,装置B产生NH3,装置D除去二氧化碳中的HCl,二氧化碳与氨气通入C中应防止倒吸,则b接c,故a接f、e接d,

故答案为:f;e;d;c;

(2)A装置是制备二氧化碳气体的反应,所以固体为CaCO3用块状石灰石,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:块状石灰石;饱和NaHCO3溶液;

(3)候氏制碱方法是利用氨气溶解性大极易溶解于水,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;实验操作过程中,应让B装置先发生反应,

故答案为:B;

(4)氨气极易溶于水,用直导管向饱和氯化钠溶液中通入氨气,容易发生倒吸,C中用球形干燥管球形部分液面上升慢起缓冲作用,可以防止倒吸,故答案为:防倒吸;

(5)第四步:向滤液中加入适量的NaCl粉末,有NH4Cl晶体析出,分离固体和液体用过滤的方法,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:过滤;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.

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简答题

1862年比利时化学家索尔维以NaCl、CO2、NH3、H2O为主要原料,制得纯净碳酸钠,称之为索尔维制碱法.

索尔维制碱法的主要操作程序是:①在饱和食盐水中通入氨气氨化后,再通入二氧化碳,析出碳酸氢钠晶体;

②将碳酸氢钠固体在250℃焙烧以制得碳酸钠,生成的二氧化碳可循环使用;

③在分离出碳酸氢钠固体的母液里,加入生石灰加入,使氨逸出,并循环使用.

阅读以上材料,回答以下各问:

(1)饱和食盐水要先氨化后,再通入二氧化碳,在这个生成NaHCO3过程中,发生的两步化学方程式是____________

(2)在析出NaHCO3晶体的母液中,加入生石灰并加热时,发生反应的化学方程式是______

(3)把NaHCO3变为Na2CO3的化学方程式是______

(4)我国化学家侯德榜提出了将索尔维制碱与合成氨联合生产,创立了全新的现代制碱工艺,被世界化学界称为侯氏制碱法.

侯氏制碱法的主要特点是:用合成氨厂生产的NH3及CO2为原料,在析出NaHCO3晶体的母液里,加入食盐,使氯化铵晶体析出,饱和食盐水循环使用.

阅读以上材料,简析侯氏制碱法的优点:______

正确答案

解:(1)氨化的饱和NaCI溶液中通过入CO2,反应生成碳酸氢钠和氯化铵,方程式为:CO2+NH3+H2O=NH4HCO3 NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl;

故答案为:CO2+NH3+H2O=NH4HCO3、NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl;

(2)析出小苏打的母液中含有氯化铵和碳酸氢钠,加入生石灰后,生石灰与水反应生成氢氧化钙,碳酸氢钠溶液与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀,氢氧化钙与氯化铵反应生成氨气,发生的化学方程式为:CaO+H2O=Ca(OH)2、NaHCO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+NaOH+H2O、2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O;

故答案为:CaO+H2O=Ca(OH)2、NaHCO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+NaOH+H2O、2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O;

(3)碳酸氢钠受热分解的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑,故答案为:2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑;

(4)索尔维法缺点:大量CaCl2用途不大,NaCl利用率只有70%,约有30%的NaCl留在母液中;

侯氏制碱法的优点:把合成氨和纯碱两种产品联合生产,提高了食盐利用率,缩短了生产流程,减少了对环境的污染,降低了纯碱的成本.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到96%;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,减少无用的氯化钙生成;

故答案为:使NH4Cl析出,可做氮肥;减少无用的CaCl2生成,原料NaCl充分利用.

解析

解:(1)氨化的饱和NaCI溶液中通过入CO2,反应生成碳酸氢钠和氯化铵,方程式为:CO2+NH3+H2O=NH4HCO3 NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl;

故答案为:CO2+NH3+H2O=NH4HCO3、NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl;

(2)析出小苏打的母液中含有氯化铵和碳酸氢钠,加入生石灰后,生石灰与水反应生成氢氧化钙,碳酸氢钠溶液与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀,氢氧化钙与氯化铵反应生成氨气,发生的化学方程式为:CaO+H2O=Ca(OH)2、NaHCO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+NaOH+H2O、2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O;

故答案为:CaO+H2O=Ca(OH)2、NaHCO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+NaOH+H2O、2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O;

(3)碳酸氢钠受热分解的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑,故答案为:2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑;

(4)索尔维法缺点:大量CaCl2用途不大,NaCl利用率只有70%,约有30%的NaCl留在母液中;

侯氏制碱法的优点:把合成氨和纯碱两种产品联合生产,提高了食盐利用率,缩短了生产流程,减少了对环境的污染,降低了纯碱的成本.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到96%;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,减少无用的氯化钙生成;

故答案为:使NH4Cl析出,可做氮肥;减少无用的CaCl2生成,原料NaCl充分利用.

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某纯碱厂用了中国化学家侯德榜对国外纯碱生产改良的工艺,它的生产流程可简要表示如下,请回答:

(1)该生产工艺的名称是______

(2)合成氨厂的主要设备名称为______

(3)沉淀池中发生反应的化学方程式为______

(4)工艺流程中设计循环1、循环2的目的是______

(5)从粗盐水(含Ca2+、Mg2+、等杂质)到饱和食盐水需经过除杂工艺.加入除杂试剂的顺序为______(a.NaOH溶液,b、Na2CO3溶液,c.BaCl2溶液.填代号),除杂后.还需加入______以调节pH至中性.

正确答案

解:(1)目前工业制碱方法有二:氨碱法和联合制碱法.题中方法由我们侯德榜所创,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,

故答案为:联合制碱法或侯德榜制碱法;

(2)工业合成氨在合成塔中进行,氮气和氢气在合成塔内发生化合反应生成氨气,故答案为:合成塔;

(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,所以反应方程式为NH3+H2O+CO2+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓;

故答案为:NH3+H2O+CO2+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓;

(4)整个生产流程中可进行循环使用的主要物质是NaCl、CO2,工艺流程中设计循环1、循环2节约了成本,减少了浪费,

故答案为:提高NaCl、CO2等原料的利用率,节约成本;

(5)除杂试剂为了除去杂质离子,一般是过量的,碳酸钠可以将钙离子以及过量的钡离子沉淀下来,BaCl2、NaOH、Na2CO3加入的顺序必须满足最后加入碳酸钠,过滤后再加盐酸至不再有气体生成即可调节pH至中性,所以除杂试剂BaCl2、NaOH、Na2CO3加入的顺序还可以是NaOH、BaCl2、Na2CO3、(或BaCl2、Na2CO3、NaOH),

故答案为:cba或cab或acb;盐酸.

解析

解:(1)目前工业制碱方法有二:氨碱法和联合制碱法.题中方法由我们侯德榜所创,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,

故答案为:联合制碱法或侯德榜制碱法;

(2)工业合成氨在合成塔中进行,氮气和氢气在合成塔内发生化合反应生成氨气,故答案为:合成塔;

(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,所以反应方程式为NH3+H2O+CO2+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓;

故答案为:NH3+H2O+CO2+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓;

(4)整个生产流程中可进行循环使用的主要物质是NaCl、CO2,工艺流程中设计循环1、循环2节约了成本,减少了浪费,

故答案为:提高NaCl、CO2等原料的利用率,节约成本;

(5)除杂试剂为了除去杂质离子,一般是过量的,碳酸钠可以将钙离子以及过量的钡离子沉淀下来,BaCl2、NaOH、Na2CO3加入的顺序必须满足最后加入碳酸钠,过滤后再加盐酸至不再有气体生成即可调节pH至中性,所以除杂试剂BaCl2、NaOH、Na2CO3加入的顺序还可以是NaOH、BaCl2、Na2CO3、(或BaCl2、Na2CO3、NaOH),

故答案为:cba或cab或acb;盐酸.

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纯碱在日常生活和化学工业中用途很广,如用于硬水软化、洗涤剂生产、食品加工、石油精炼、粗盐精制、玻璃制造等领域.工业上以食盐、氨气(主要由合成氨厂提供)和二氧化碳为主要原料生产纯碱.其流程如下:

(1)盐水精制的过程是除去溶液中各种杂质的过程.为将盐水中含有的Ca2+、Mg2+等沉淀,可以向其中加入过量纯碱.此时将混合液中不溶物除去的方法是______,该操作中所用的仪器有铁架台(带铁圈)、烧杯等,还需要使用的仪器有______,溶液中多余的纯碱可以加______试剂来除去.

正确答案

解:(1)盐水精制的过程是除去溶液中各种杂质的过程.为将盐水中含有的Ca2+、Mg2+等沉淀,可以向其中加入过量纯碱.此时将混合液中不溶物除去的方法是过滤,过滤操作需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒及漏斗,在滤液中加入盐酸到不再产生气体为止除去碳酸钠;

故答案为:过滤;漏斗、玻璃棒;盐酸;

解析

解:(1)盐水精制的过程是除去溶液中各种杂质的过程.为将盐水中含有的Ca2+、Mg2+等沉淀,可以向其中加入过量纯碱.此时将混合液中不溶物除去的方法是过滤,过滤操作需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒及漏斗,在滤液中加入盐酸到不再产生气体为止除去碳酸钠;

故答案为:过滤;漏斗、玻璃棒;盐酸;

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简答题

(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:(1)n(CaCO3)==900mol,根据C原子守恒得n(CO2)=n(CaCO3)=900mol,V(CO2)=nVm=900mol×22.4L/mol=20160L,

故答案为:20160;

(2)n(CaCO3)==900mol,根据C原子守恒得碳酸钙生成n(CO2)=n(CaCO3)=900mol,产生的总n(CO2)==1300mol,则C生成的二氧化碳物质的量为1300mol-900mol=400mol,根据C原子守恒得n(C)=n(CO2)=400mol,故答案为:400;

(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.

解析

解:(1)n(CaCO3)==900mol,根据C原子守恒得n(CO2)=n(CaCO3)=900mol,V(CO2)=nVm=900mol×22.4L/mol=20160L,

故答案为:20160;

(2)n(CaCO3)==900mol,根据C原子守恒得碳酸钙生成n(CO2)=n(CaCO3)=900mol,产生的总n(CO2)==1300mol,则C生成的二氧化碳物质的量为1300mol-900mol=400mol,根据C原子守恒得n(C)=n(CO2)=400mol,故答案为:400;

(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.

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(2014•新建县校级模拟)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?______

正确答案

解:①氨碱法工艺中产生大量CaCl2是由氯化铵和消石灰在加热条件下反应后生成氨气和氯化钙的反应,反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O,

故答案为:2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O;

②联合制碱法是在氨的饱和NaCl溶液中二氧化碳气体,反应生成碳酸氢钠,解热碳酸氢钠即可制备碳酸钠,反应的有关方程式为,NH3+CO2+H2O+NaCl(饱和)=NaHCO3↓+NH4Cl、2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,总反应方程式:2NaCl+2NH3+CO2+H2O=Na2CO3+2NH4Cl,

故答案为:NH3+CO2+H2O+NaCl(饱和)=NaHCO3↓+NH4Cl、2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O(或写总反应方程式:2NaCl+2NH3+CO2+H2O=Na2CO3+2NH4Cl);

③CO2是制碱工业的重要原料,联合制碱法中CO2来源于石灰石煅烧,氨碱法中CO2的来源于合成氨工业的废气,

故答案为:“氨碱法”CO2来源于石灰石煅烧,“联合制碱法”CO2来源于合成氨工业的废气.

解析

解:①氨碱法工艺中产生大量CaCl2是由氯化铵和消石灰在加热条件下反应后生成氨气和氯化钙的反应,反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O,

故答案为:2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O;

②联合制碱法是在氨的饱和NaCl溶液中二氧化碳气体,反应生成碳酸氢钠,解热碳酸氢钠即可制备碳酸钠,反应的有关方程式为,NH3+CO2+H2O+NaCl(饱和)=NaHCO3↓+NH4Cl、2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,总反应方程式:2NaCl+2NH3+CO2+H2O=Na2CO3+2NH4Cl,

故答案为:NH3+CO2+H2O+NaCl(饱和)=NaHCO3↓+NH4Cl、2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O(或写总反应方程式:2NaCl+2NH3+CO2+H2O=Na2CO3+2NH4Cl);

③CO2是制碱工业的重要原料,联合制碱法中CO2来源于石灰石煅烧,氨碱法中CO2的来源于合成氨工业的废气,

故答案为:“氨碱法”CO2来源于石灰石煅烧,“联合制碱法”CO2来源于合成氨工业的废气.

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简答题

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:(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.

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.

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简答题

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:(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-NH3↑+H2O;由于滤液中还含有一定量的碳酸氢钠,故此加石灰水前先加热,是为防止加石灰水时产生碳酸钙沉淀,

故答案为:NH4++OH-NH3↑+H2O;赶出溶液中的二氧化碳,防止加石灰水时产生较多的碳酸钙沉淀;

(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

2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O△m

  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:

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-NH3↑+H2O;由于滤液中还含有一定量的碳酸氢钠,故此加石灰水前先加热,是为防止加石灰水时产生碳酸钙沉淀,

故答案为:NH4++OH-NH3↑+H2O;赶出溶液中的二氧化碳,防止加石灰水时产生较多的碳酸钙沉淀;

(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

2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O△m

  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:

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简答题

“侯氏制碱法”是我国化工专家侯德榜以NaCl、NH3、CO2等为原料制得NaHCO3,进而生产纯碱的一种化工方法.有关的化学反应方程式如下:

NH3+CO2+H2O=NH4HCO3

NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl

2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O

(1)“侯氏制碱法”把合成氨和纯碱两种产品联合生产,已知合成氨为放热反应:①若从反应速率角度考虑选择条件为______(选填字母,下同);

②若从平衡移动原理角度来考虑选择条件为______

③综合考虑该生产应选择的条件是______

a.高温  b.低温  c.常温  d.高压  e.低压  f.常压  j.催化剂

(2)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______(选填字母)

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

(3)某探究活动小组根据上述制碱原理,欲制备碳酸氢钠,设计了如下的方案进行实验.

甲同学: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).实验结束后,分离出NaHCO3晶体的操作是______(填操作名称).乙同学:用图中戊装置进行实验(其它装置未画出).为提高二氧化碳在此反应溶液中被吸收的程度,实验时,须先从a管通入______气体,再从b管中通入______气体.

(4)请你再写出一种实验室制取少量碳酸氢钠固体的方法(用必要的文字说明并写出有关化学反应方程式):______

正确答案

解:(1)①若从反应速率角度考虑选择条件为高温、高压和使用催化剂,

故答案为:adj;

②合成氨为气体物质的量减少的放热反应,高压、低温有利于提高氨的平衡浓度,从勒沙特列原理可以选择bd,

故答案为:bd;

③适宜的温度和压强下,可以提高反应物的转化率,使得催化剂的催化活性较高,让化学反应有利于正向进行,同时加入催化剂可以加快反应速率,所以实际工业合成氨的反应条件为:高温、高压、催化剂,即adj正确,

故答案为:adj;

(2)根据复分解反应完成的条件可知,NaHCO3的溶解度较小,是析出碳酸氢钠晶体的主要原因,所以c正确,

故答案为:c;

(3)固液分离操作用过滤操作.由于CO2的溶解度较小,因此通入CO2前,应先从a管通入氨气(防止NH3倒吸),因为氨气、H2O、CO2反应生成NH4HCO3,可以大大提高CO2的吸收,b管通入CO2有利于CO2的充分吸收,

故答案为:过滤;氨气;CO2

(4)可以将过量的CO2通入NaOH溶液或Na2CO3中,反应的化学方程式为:NaOH+CO2=NaHCO3或Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3

故答案为:NaOH+CO2=NaHCO3或Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3

解析

解:(1)①若从反应速率角度考虑选择条件为高温、高压和使用催化剂,

故答案为:adj;

②合成氨为气体物质的量减少的放热反应,高压、低温有利于提高氨的平衡浓度,从勒沙特列原理可以选择bd,

故答案为:bd;

③适宜的温度和压强下,可以提高反应物的转化率,使得催化剂的催化活性较高,让化学反应有利于正向进行,同时加入催化剂可以加快反应速率,所以实际工业合成氨的反应条件为:高温、高压、催化剂,即adj正确,

故答案为:adj;

(2)根据复分解反应完成的条件可知,NaHCO3的溶解度较小,是析出碳酸氢钠晶体的主要原因,所以c正确,

故答案为:c;

(3)固液分离操作用过滤操作.由于CO2的溶解度较小,因此通入CO2前,应先从a管通入氨气(防止NH3倒吸),因为氨气、H2O、CO2反应生成NH4HCO3,可以大大提高CO2的吸收,b管通入CO2有利于CO2的充分吸收,

故答案为:过滤;氨气;CO2

(4)可以将过量的CO2通入NaOH溶液或Na2CO3中,反应的化学方程式为:NaOH+CO2=NaHCO3或Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3

故答案为:NaOH+CO2=NaHCO3或Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3

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简答题

目前制碱工业主要有“氨碱法”和“联合制碱法”两种工艺.请填写下列空白:

(1)“氨碱法”生产过程中产生大量CaCl2废弃物,请写出该工艺中产生大量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.“氨碱法”和“联合制碱法”中CO2的来源有何不同?______

(4)根据“联合制碱法”总反应,列出计算原子利用率的表达式:______

正确答案

解:(1)氨碱法工艺中产生大量CaCl2是由氯化铵和消石灰在加热条件下反应后生成氨气和氯化钙的反应,反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O,

故答案为:2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O;

(2)联合制碱法是在氨的饱和NaCl溶液中二氧化碳气体,反应生成碳酸氢钠,解热碳酸氢钠即可制备碳酸钠,反应的有关方程式为,NH3+CO2+H2O+NaCl(饱和)=NaHCO3↓+NH4Cl;2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,

故答案为:NH3+CO2+H2O+NaCl(饱和)=NaHCO3↓+NH4Cl;2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O;

(3)CO2是制碱工业的重要原料,联合制碱法中CO2来源于石灰石煅烧,氨碱法中CO2的来源于合成氨工业的废气,

故答案为:“氨碱法”CO2来源于石灰石煅烧,“联合制碱法”CO2来源于合成氨工业的废气;

(4)联合制碱法的原理为:NH3+CO2+H2O+NaCl(饱和)=NaHCO3↓+NH4Cl;2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,原子利用率=×100%,

故答案为:×100%;

解析

解:(1)氨碱法工艺中产生大量CaCl2是由氯化铵和消石灰在加热条件下反应后生成氨气和氯化钙的反应,反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O,

故答案为:2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O;

(2)联合制碱法是在氨的饱和NaCl溶液中二氧化碳气体,反应生成碳酸氢钠,解热碳酸氢钠即可制备碳酸钠,反应的有关方程式为,NH3+CO2+H2O+NaCl(饱和)=NaHCO3↓+NH4Cl;2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,

故答案为:NH3+CO2+H2O+NaCl(饱和)=NaHCO3↓+NH4Cl;2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O;

(3)CO2是制碱工业的重要原料,联合制碱法中CO2来源于石灰石煅烧,氨碱法中CO2的来源于合成氨工业的废气,

故答案为:“氨碱法”CO2来源于石灰石煅烧,“联合制碱法”CO2来源于合成氨工业的废气;

(4)联合制碱法的原理为:NH3+CO2+H2O+NaCl(饱和)=NaHCO3↓+NH4Cl;2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,原子利用率=×100%,

故答案为:×100%;

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