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简答题

根据侯德榜提出的工艺,制碱厂设计生产流程如下:

(1)该流程中可循环利用的物质是______.向母液中通氨气,并加入细小食盐颗粒,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

(2)检验产品纯碱中是否含有NaCl的试剂是______

(3)某学习小组在实验室模拟制碱有关工艺.

①若利用氯化铵和熟石灰制取氨气,反应方程式是______,制得的氨气可用下列盛有NaCl溶液的______装置吸收.

②已知用饱和NaNO2与NH4C1溶液加热可制取氮气.该小组模拟工业合成氨设计如下装置:

仪器a的名称是______;氢气的发生装置应选用______;A装置加热片刻后,即应移去酒精灯以防反应物冲出,其原因是______.装置D的作用是①除去N2、H2中的水;②______;③观察并调节气泡速率,控制N2、H2的比例.

有同学认为:从氨合成器(E装置)中出来的气体连续通入F装置的NaCl溶液中,可能会发生倒吸.你认为是否可能并说明理由.______

正确答案

解:根据联合制碱法的原料为氨气、二氧化碳和饱和氯化钠,反应过程是向氨化的饱和氯化钠溶液中通入二氧化碳气体没说错碳酸氢钠晶体和氯化铵溶液,过滤得到碳酸氢钠固体,加热分解得到纯碱;

(1)整个生产流程中可进行循环使用的主要物质是NaCl、CO2,根据NH3+H2O+CO2+NaCl═NH4Cl+NaHCO3↓及流程图知,母液中溶质为氯化铵,向母液中通氨气加入细小食盐颗粒,冷却析出副产品,通入的氨气和水反应生成一水合氨,一水合氨电离出铵根离子,铵根离子浓度增大有利于析出氯化铵,所以选项A正确;

通入氨气使溶液碱性增强,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所以选项C正确,

故答案为:c;AC;

(2)要检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠,实际上就是检验氯离子的存在,可先滴加过量稀硝酸,排除碳酸根离子的干扰,在滴加硝酸银溶液,如果有白色沉淀生成,则含有氯离子,

故答案为:稀HNO3和AgNO3溶液;

(3)①实验室制备氨气的方法是利用固体氯化铵和氢氧化钙加热反应生成氨气,反应的化学方程式为:2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O,

故答案为:2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O,氨气极易溶于水,装置b可以防止倒吸,故答案为:2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O;b;

②仪器a的名称是蒸馏烧瓶,用金属锌和稀盐酸的反应产生氢气,是固体和液体不加热制取气体的方法,选择装置B,A装置加热片刻后,即应移去酒精灯以防反应物冲出,因本反应放热,不需持续加热,装置D中盛有浓硫酸,它的作用可以吸收水分,还可以使N2、H2混合均匀,还可以观察并调节气泡速率,控制N2、H2的比例,该反应生成的氨气中含有大量难溶于水的N2和H2,所以氨气溶于水不会导致倒吸,

故答案为:蒸馏烧瓶;B;因本反应放热,不需持续加热;使N2、H2混合均匀;否,该反应生成的氨气中含有大量难溶于水的N2和H2,氨气溶于水气压降低不是很大.

解析

解:根据联合制碱法的原料为氨气、二氧化碳和饱和氯化钠,反应过程是向氨化的饱和氯化钠溶液中通入二氧化碳气体没说错碳酸氢钠晶体和氯化铵溶液,过滤得到碳酸氢钠固体,加热分解得到纯碱;

(1)整个生产流程中可进行循环使用的主要物质是NaCl、CO2,根据NH3+H2O+CO2+NaCl═NH4Cl+NaHCO3↓及流程图知,母液中溶质为氯化铵,向母液中通氨气加入细小食盐颗粒,冷却析出副产品,通入的氨气和水反应生成一水合氨,一水合氨电离出铵根离子,铵根离子浓度增大有利于析出氯化铵,所以选项A正确;

通入氨气使溶液碱性增强,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所以选项C正确,

故答案为:c;AC;

(2)要检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠,实际上就是检验氯离子的存在,可先滴加过量稀硝酸,排除碳酸根离子的干扰,在滴加硝酸银溶液,如果有白色沉淀生成,则含有氯离子,

故答案为:稀HNO3和AgNO3溶液;

(3)①实验室制备氨气的方法是利用固体氯化铵和氢氧化钙加热反应生成氨气,反应的化学方程式为:2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O,

故答案为:2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O,氨气极易溶于水,装置b可以防止倒吸,故答案为:2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O;b;

②仪器a的名称是蒸馏烧瓶,用金属锌和稀盐酸的反应产生氢气,是固体和液体不加热制取气体的方法,选择装置B,A装置加热片刻后,即应移去酒精灯以防反应物冲出,因本反应放热,不需持续加热,装置D中盛有浓硫酸,它的作用可以吸收水分,还可以使N2、H2混合均匀,还可以观察并调节气泡速率,控制N2、H2的比例,该反应生成的氨气中含有大量难溶于水的N2和H2,所以氨气溶于水不会导致倒吸,

故答案为:蒸馏烧瓶;B;因本反应放热,不需持续加热;使N2、H2混合均匀;否,该反应生成的氨气中含有大量难溶于水的N2和H2,氨气溶于水气压降低不是很大.

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简答题

工业以NaCl、NH3、CO2等为原料先制得NaHCO3,进而生产出纯碱.

(1)写出该实验制备纯碱的反应方程式____________

(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______(填字母标号).

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   d.碳酸氢钠的稳定性大于碳酸钠

(3)某活动小组根据上述制碱原理,进行碳酸氢钠的制备实验.

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______,其作用是______

(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),该操作所需要的玻璃仪器有______

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a管通入______气体,说明原因______

(Ⅱ)有同学建议在戊装置的b管下端连接己装置,理由是______

(4)碳酸氢钠受热所得固体12.28g与足量的石灰水充分反应,所得沉淀经洗涤、干燥质量为12.00g,则所得固体中碳酸钠的质量分数为______

正确答案

解:(1)氨气、二氧化碳、水和氯化钠发生反应生成碳酸氢钠和氯化铵,反应方程式为NH3+H2O+CO2+NaCl═NH4Cl+NaHCO3↓,煅烧炉中碳酸氢钠不稳定,在加热条件下能分解生成碳酸钠、水和二氧化碳,反应方程式为2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,

故答案为:NaCl+CO2+NH3+H2O=NaHCO3+NH4Cl;2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O;

(2)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;

d.碳酸氢钠的稳定性小于碳酸钠,故d错误;

故选c;

(3)①(Ⅰ)利用盐酸制取二氧化碳时二氧化碳中常会含有氯化氢气体,碳酸氢钠能与盐酸反应,所以通过饱和碳酸氢钠的溶液是为了除掉气体中的氯化氢气体,

故答案为:故答案为:饱和碳酸氢钠溶液;除去CO2中的HCl气体;

(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,防止造成污染,

故答案为:吸收未反应完的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;该操作所需要的玻璃仪器为:玻璃棒、漏斗、烧杯,

故答案为:过滤;玻璃棒、漏斗、烧杯;

②(Ⅰ)制取碳酸氢钠时先要得到含氨的饱和食盐水,所以应先通入氨气,而氨气极易溶于水,所以a端通入,从而保证了从b通入二氧化碳时保证了二氧化碳的充分反应;氨气极易溶解于水,能形成较大浓度的溶液,有利于二氧化碳吸收,生成更多的碳酸氢铵,

故答案为:氨气;氨气极易溶解于水,能形成较大浓度的溶液,有利于二氧化碳吸收,生成更多的碳酸氢铵;

(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的吸收率;

(4)碳酸氢钠受热发生的反应为:2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,与足量的石灰水充分反应,

NaHCO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O+NaOH;Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH;

反应生成的碳酸钙物质的量==0.12mol;

设加热后的固体12.28g中含碳酸钠物质的量x,碳酸氢钠物质的量为y,依据题意得到:

x+y=0.12,106x+84y=12.28     解得:x=0.1mol;y=0.02mol;

则所得固体中碳酸钠的质量分数=×100%=86.3%,

故答案为:86.3%.

解析

解:(1)氨气、二氧化碳、水和氯化钠发生反应生成碳酸氢钠和氯化铵,反应方程式为NH3+H2O+CO2+NaCl═NH4Cl+NaHCO3↓,煅烧炉中碳酸氢钠不稳定,在加热条件下能分解生成碳酸钠、水和二氧化碳,反应方程式为2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,

故答案为:NaCl+CO2+NH3+H2O=NaHCO3+NH4Cl;2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O;

(2)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;

d.碳酸氢钠的稳定性小于碳酸钠,故d错误;

故选c;

(3)①(Ⅰ)利用盐酸制取二氧化碳时二氧化碳中常会含有氯化氢气体,碳酸氢钠能与盐酸反应,所以通过饱和碳酸氢钠的溶液是为了除掉气体中的氯化氢气体,

故答案为:故答案为:饱和碳酸氢钠溶液;除去CO2中的HCl气体;

(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,防止造成污染,

故答案为:吸收未反应完的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;该操作所需要的玻璃仪器为:玻璃棒、漏斗、烧杯,

故答案为:过滤;玻璃棒、漏斗、烧杯;

②(Ⅰ)制取碳酸氢钠时先要得到含氨的饱和食盐水,所以应先通入氨气,而氨气极易溶于水,所以a端通入,从而保证了从b通入二氧化碳时保证了二氧化碳的充分反应;氨气极易溶解于水,能形成较大浓度的溶液,有利于二氧化碳吸收,生成更多的碳酸氢铵,

故答案为:氨气;氨气极易溶解于水,能形成较大浓度的溶液,有利于二氧化碳吸收,生成更多的碳酸氢铵;

(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的吸收率;

(4)碳酸氢钠受热发生的反应为:2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,与足量的石灰水充分反应,

NaHCO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O+NaOH;Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH;

反应生成的碳酸钙物质的量==0.12mol;

设加热后的固体12.28g中含碳酸钠物质的量x,碳酸氢钠物质的量为y,依据题意得到:

x+y=0.12,106x+84y=12.28     解得:x=0.1mol;y=0.02mol;

则所得固体中碳酸钠的质量分数=×100%=86.3%,

故答案为:86.3%.

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简答题

碳酸钠是一种重要的化工产品,一种工业生产流程如图所示.

(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)排出液W中的溶质除了氢氧化钙外,还有______

(4)从理论上分析,在生产过程中______(填“需要”、“不需要”)补充氨气,从原料到产品,该方法总反应过程用化学方程式表示,可写为______

(5)若生产时,每通入NH344.8L(已折合成标准状况下)可以得到纯碱100.0g,则NH3的利用率为______

正确答案

解:生成流程为:煅烧石灰石生成二氧化碳和CaO,将二氧化碳、氨气和食盐水在沉淀池中发生反应NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl生成碳酸氢钠,煅烧碳酸氢钠生成碳酸钠、二氧化碳气体和水,则X为CO2;从沉淀池中获得的母液中含有氯化铵、NaCl,母液中加入氧化钙,氯化铵与氧化钙反应生成氨气和氯化钙,则Y为氨气,排除液W中含有氢氧化钙、CaCl2、NaCl,

(1)沉淀池中发生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)根据分析可知,流程中可以循环利用的物质X为CO2,Y为NH3

故答案为:CO2;NH3

(3)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及原溶液中的氯化钠,

故答案为:CaCl2、NaCl;

(4)从理论上分析,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;

生成流程中发生反应有: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↑,整理可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)发生的反应为:NaCl+NH3+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl、2NaHCO3═Na2CO3+H2O+CO2↑,每当通入NH3 44.8L(已折合成标准状况下)物质的量为:=2mol,

生产过程中得到纯碱100.0g,其物质的量为:=mol,需要氨气的物质的量为:=mol,

则NH3的利用率为:×100%=94.3%,

故答案为:94.3%.

解析

解:生成流程为:煅烧石灰石生成二氧化碳和CaO,将二氧化碳、氨气和食盐水在沉淀池中发生反应NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl生成碳酸氢钠,煅烧碳酸氢钠生成碳酸钠、二氧化碳气体和水,则X为CO2;从沉淀池中获得的母液中含有氯化铵、NaCl,母液中加入氧化钙,氯化铵与氧化钙反应生成氨气和氯化钙,则Y为氨气,排除液W中含有氢氧化钙、CaCl2、NaCl,

(1)沉淀池中发生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)根据分析可知,流程中可以循环利用的物质X为CO2,Y为NH3

故答案为:CO2;NH3

(3)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及原溶液中的氯化钠,

故答案为:CaCl2、NaCl;

(4)从理论上分析,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;

生成流程中发生反应有: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↑,整理可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)发生的反应为:NaCl+NH3+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl、2NaHCO3═Na2CO3+H2O+CO2↑,每当通入NH3 44.8L(已折合成标准状况下)物质的量为:=2mol,

生产过程中得到纯碱100.0g,其物质的量为:=mol,需要氨气的物质的量为:=mol,

则NH3的利用率为:×100%=94.3%,

故答案为:94.3%.

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继侯德榜“联合制碱法”后,上世纪50年代某些化工专家开始研究有机胺制碱法,目前这项研究工作取得了一定进展.其工艺流程如下:

已知:NR3+HCl=NR3•HCl,且NR3•HCl易溶于有机溶剂

(1)制备小苏打的化学方程式是:______;操作①称为______;操作②称为______

(2)过程③得到产品的化学方程式是:______

(3)在过程④中,回收有机胺的化学方程式是:______

(4)本工艺流程中可循环利用的物质是:______

正确答案

解:有机胺制碱法:有机胺NR3易溶于有机溶剂,和二氧化碳与氯化钠饱和溶液反应生成碳酸氢钠和NR3•HCl,NR3•HCl易溶于有机溶剂,NaHCO3不溶于有机溶剂在水层,通过操作①萃取分液,

有机层通入氨气,在过程④中,NR3•HCl+NH3=NR3+NH4Cl,得到副产品NH4Cl;

水层通过结晶得到小苏打(碳酸氢钠),过程③是加热小苏打,2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑,得到产品碳酸钠;

(1)侯氏制碱法,制备小苏打反应方程式为NH3+H2O+CO2+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓,有机胺制碱法反应①二氧化碳通入胺化的饱和氯化钠溶液中反应生成碳酸氢钠晶体,反应的化学方程式:NaCl+NR3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NR3•HCl,NR3•HCl易溶于有机溶剂,NaHCO3不溶于有机溶剂在水层,分离能分层的混合物用萃取分液;从溶液中析出溶质NaHCO3操作②称为结晶,

故答案为:NaCl+NR3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NR3•HCl;萃取分液;结晶;

(2)过程③是加热小苏打,小苏打为碳酸氢钠,受热分解生成碳酸钠和二氧化碳和水,反应为:2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑,

故答案为:2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑;

(3)在过程④中,NR3•HCl和氨气反应NR3•HCl+NH3=NR3+NH4Cl,可回收有机胺NR3

故答案为:NR3•HCl+NH3=NR3+NH4Cl;

(4)由工艺流程中可知,向饱和的食盐水中通入了二氧化碳,在加热碳酸氢钠时又生成了二氧化碳,所以,CO2是可循环利用的物质,在过程④中,可回收有机胺NR3,NR3是可循环利用的物质,有机溶剂也是可循环利用的物质,

故答案为:CO2、NR3或有机溶剂;

解析

解:有机胺制碱法:有机胺NR3易溶于有机溶剂,和二氧化碳与氯化钠饱和溶液反应生成碳酸氢钠和NR3•HCl,NR3•HCl易溶于有机溶剂,NaHCO3不溶于有机溶剂在水层,通过操作①萃取分液,

有机层通入氨气,在过程④中,NR3•HCl+NH3=NR3+NH4Cl,得到副产品NH4Cl;

水层通过结晶得到小苏打(碳酸氢钠),过程③是加热小苏打,2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑,得到产品碳酸钠;

(1)侯氏制碱法,制备小苏打反应方程式为NH3+H2O+CO2+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓,有机胺制碱法反应①二氧化碳通入胺化的饱和氯化钠溶液中反应生成碳酸氢钠晶体,反应的化学方程式:NaCl+NR3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NR3•HCl,NR3•HCl易溶于有机溶剂,NaHCO3不溶于有机溶剂在水层,分离能分层的混合物用萃取分液;从溶液中析出溶质NaHCO3操作②称为结晶,

故答案为:NaCl+NR3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NR3•HCl;萃取分液;结晶;

(2)过程③是加热小苏打,小苏打为碳酸氢钠,受热分解生成碳酸钠和二氧化碳和水,反应为:2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑,

故答案为:2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑;

(3)在过程④中,NR3•HCl和氨气反应NR3•HCl+NH3=NR3+NH4Cl,可回收有机胺NR3

故答案为:NR3•HCl+NH3=NR3+NH4Cl;

(4)由工艺流程中可知,向饱和的食盐水中通入了二氧化碳,在加热碳酸氢钠时又生成了二氧化碳,所以,CO2是可循环利用的物质,在过程④中,可回收有机胺NR3,NR3是可循环利用的物质,有机溶剂也是可循环利用的物质,

故答案为:CO2、NR3或有机溶剂;

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简答题

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:

Ⅰ.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

Ⅱ、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

Ⅲ、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)通过三种方法的比较,布兰制碱法工艺的缺点有______(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.______

(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1表示加热前纯碱样品的质量,2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、CaS废弃物长期堆积臭气四溢、成本较高;

(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↓,2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,

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

(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,

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,则加热损失的质量为:m1-m2,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)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、CaS废弃物长期堆积臭气四溢、成本较高;

(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↓,2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,

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

(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,

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,则加热损失的质量为:m1-m2,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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题型:简答题
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简答题

1943年我国著名的化工专家侯德榜博士发明了联合制碱法,后被命名为侯氏制碱法.侯德榜制碱法原理与索尔维法基本相同,不同之处,在析出碳酸氢钠后的母液中继续加入食盐,通入氨气,使氯化铵析出,从而得到了两种物质:碳酸钠和氯化铵,侯氏制碱法震惊了全世界,为中国人赢得了荣誉和尊重.侯氏制碱法的循环工艺流程如下:

仔细阅读上图,完成下列问题:

(1)写出碳化反应方程式:______

(2)气体B的电子式为______.向饱和食盐水中应先通入气体______(填气体名称),再通入气体______(填气体的结构式)才能得到物质D,其原因是______

(3)在下列方框内画出实验室中向饱和食盐水中通入气体B的装置图.

(4)操作Ⅰ的名称是______.进行操作Ⅱ所需要的玻璃仪器是:玻璃棒、烧杯、______.在实验室里进行煅烧所用的主要仪器是______

(5)上述生产过程中能循环使用的物质是:C、B、F、____________.(填:物质编号)

正确答案

解:(1)碳化池内发生的反应方程式为NaC1+H2O+NH3+CO2→NaHCO3↓+NH4C1,故答案为:NaC1+H2O+NH3+CO2→NaHCO3↓+NH4C1;

(2)根据分析可知,气体B为NH3,其电子式,二氧化碳在水中的溶解度较小,氨气极易溶于水,通入NH3使溶液呈碱性,增大CO2的溶解度,才能产生足够多的HCO3-,以确保得到NaHCO3沉淀,所以应该先通氨气后通入二氧化碳,CO2的结构式为O=C=O,

故答案为:; 氨气;O=C=O;先通氨气使溶液碱性增强,能溶解更多的二氧化碳,生成较多的碳酸氢钠,使碳酸氢钠晶体析出;

(3)因氨气易溶解于水,可用下列装置将氨气通入氯化钠溶液,避免产物倒吸现象,装置为,故答案为:

(4)操作Ⅰ利用过滤从溶液里得到沉淀物碳酸氢钠,操作Ⅱ也为过滤,需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒及漏斗,燃烧在坩埚内进行,故答案为:过滤;漏斗、坩埚;

(5)根据制备流程可知,循环利用的物质有:A氯化钠、B氨气、C二氧化碳、D碳酸氢钠和F氯化铵,故答案为:A;D.

解析

解:(1)碳化池内发生的反应方程式为NaC1+H2O+NH3+CO2→NaHCO3↓+NH4C1,故答案为:NaC1+H2O+NH3+CO2→NaHCO3↓+NH4C1;

(2)根据分析可知,气体B为NH3,其电子式,二氧化碳在水中的溶解度较小,氨气极易溶于水,通入NH3使溶液呈碱性,增大CO2的溶解度,才能产生足够多的HCO3-,以确保得到NaHCO3沉淀,所以应该先通氨气后通入二氧化碳,CO2的结构式为O=C=O,

故答案为:; 氨气;O=C=O;先通氨气使溶液碱性增强,能溶解更多的二氧化碳,生成较多的碳酸氢钠,使碳酸氢钠晶体析出;

(3)因氨气易溶解于水,可用下列装置将氨气通入氯化钠溶液,避免产物倒吸现象,装置为,故答案为:

(4)操作Ⅰ利用过滤从溶液里得到沉淀物碳酸氢钠,操作Ⅱ也为过滤,需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒及漏斗,燃烧在坩埚内进行,故答案为:过滤;漏斗、坩埚;

(5)根据制备流程可知,循环利用的物质有:A氯化钠、B氨气、C二氧化碳、D碳酸氢钠和F氯化铵,故答案为:A;D.

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简答题

我国化学侯德榜(右图)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.从沉淀池中取出沉淀的操作是______

(5)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______

(6)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更多地析出(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

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,做化肥;

(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↓,

故答案为:NH3+H2O+CO2+NaCl→NH4Cl+NaHCO3↓;

(3)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,

故答案为:CO2

(4)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:循环Ⅰ,过滤;

(5)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;  

(6)向母液中通氨气作用有增大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.

故答案为:ac.

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,做化肥;

(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↓,

故答案为:NH3+H2O+CO2+NaCl→NH4Cl+NaHCO3↓;

(3)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,

故答案为:CO2

(4)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:循环Ⅰ,过滤;

(5)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;  

(6)向母液中通氨气作用有增大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.

故答案为:ac.

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简答题

某实验小组,利用如图装置模拟“联合制碱法”.

(1)取上述仪器连接装置,顺序为:(a)接__________________;(b)接______

检验气密性后装入药品,应该先让______装置(填上述字母)先发生反应,直到产生的气体不能再在C中溶解时,再通入另一装置中产生的气体.

(2)C中用球形干燥管而不用直导管,其作用是______,D中应选用的液体为______

(3)C中广口瓶内产生固体的总化学方程式为______

(4)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

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,

先通入氨气,氨气与水形成呈碱性的氨水可与二氧化碳与水生成的碳酸发生反应,更有利于二氧化碳气体的吸收,故应先发生氨气的制备反应,

故答案为:f、e、d、c;B;

(2)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中用球形干燥管可以防止倒吸,

故答案为:防倒吸;饱和NaHCO3溶液;

(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↓,

故答案为:CO2+NH3+NaCl+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl;

(4)设m1表示加热前纯碱样品的质量,2表示加热后固体的质量,则加热损失的质量为:m1-m2,故纯碱中含有的碳酸氢钠的质量分数为=

故答案为:=( m1为样品质量,m2为加热后产品的质量);

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,

先通入氨气,氨气与水形成呈碱性的氨水可与二氧化碳与水生成的碳酸发生反应,更有利于二氧化碳气体的吸收,故应先发生氨气的制备反应,

故答案为:f、e、d、c;B;

(2)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中用球形干燥管可以防止倒吸,

故答案为:防倒吸;饱和NaHCO3溶液;

(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↓,

故答案为:CO2+NH3+NaCl+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl;

(4)设m1表示加热前纯碱样品的质量,2表示加热后固体的质量,则加热损失的质量为:m1-m2,故纯碱中含有的碳酸氢钠的质量分数为=

故答案为:=( m1为样品质量,m2为加热后产品的质量);

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