- 纯碱的生产
- 共208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
工业生产纯碱的工艺流程示意图如下:
完成下列填空:
(1)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、______、_______。
(3)工业生产纯碱工艺流程中,碳酸化时产生的现象_______________。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:____________________________。
(5)向滤液D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__________________(填a、b、c字母) 。这样做使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上,主要是设计了___________的循环,这就是有名的侯氏制碱法。
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
(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;蒸发结晶;
(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)a;析出NH4Cl后的母液重新氨化
(6)(m1为加热前纯碱的质量,m2为加热后的质量)
碳酸钠是造纸、玻璃、纺织、制革等行业的重要原料。工业碳酸钠(纯度约98%)中含有Ca2+、Mg2+、Fe3+ 、Cl-和SO42-等杂质,提纯工艺路线如下:
已知碳酸钠的溶解度(S)随温度变化的曲线如下图所示:
回答下列问题:
(1)滤渣的主要成分为____。
(2)“趁热过滤”的原因是____。
(3)若在实验室进行“趁热过滤”,可采取的措施是____(写出1种)。
(4)若“母液”循环使用,可能出现的问题及其原因是____。
(5)已知:
Na2CO3·l0H2O(s)=Na2CO3(s) +10H2O(g) △H1= +532. 36kJ·mol-1Na2CO3·10H2O(s)=Na2CO3·H2O(s) +9H2O(g) △H2= +473.63kJ·mol-1
写出Na2CO3·H2O脱水反应的热化学方程式__________________________________。
正确答案
(1)Fe(OH)3、CaCO3和Mg(OH)2(2)防止温度下降时Na2CO3·H2O溶解,避免析出Na2CO3·10H2O,或Na2CO3·7H2O
(3)预热过滤装置
(4)产品纯度降低,因为循环使用时母液中Cl-与SO42-累积,导致产品含或Na2SO4杂质
(5)Na2CO3·H2O==Na2CO3+H2O △H=+58.73KJ/mol
【三选一化学与技术】
海水的综合利用,对于人类的生产生活有重要的意义。
(1)海水淡化沿海缺水地区获取淡水的方法之一,列举出海水淡化的两种方法_____________、________________。
(2)氯碱工业离子交换膜法生产中,透过离子交换膜的离子为_____________,氢氧化钠产生于____________(填‘“阳极”或“阴极”)。
(3)氯化钠为工业制纯碱的主要原料,制碱反应过程中法中析出NaHCO3的原因是______________;侯氏制碱法与索尔维制碱法相比除提高食盐利用率、无氯化钙生成的优势外还有______________ 、_______________ 从而综合利用原料、降低成本、减少环境污染。
正确答案
(1)蒸馏法 ; 电渗析法
(2)Na+;阴极
(3)氨化的饱和食盐水可大量的吸收CO2,从而产生大量的NaHCO3,而NaHCO3溶解度相对较小,从而饱和后析出;与合成氨联合生产;副产品氯化铵
在动物饲料中添加三聚氰胺,将提高饲料中的氮含量,让人误以为该饲料的蛋白质比较丰富,其营养价值实际上却没有增加关于三聚氰胺的合成,目前较多采用尿素法,因为此法成本低。尿素以氨气为载体,硅胶为催化剂,在380-400℃温度下沸腾反应,先分解生成氰酸(HCNO),并进一步缩合生成三聚氰胺生成的三聚氰胺气体经冷却捕集后得粗品,然后经溶解,除去杂质,重结晶得成品。下图是简单流程图,已知a、b为气体,且a极易溶于水,回答下列问题:
(1)反应①的化学方程式为_____________________;
(2)物质b为_____________________,反应②的化学方程式为____________________________;
(3)相同状态下,产生的气体a和b的体积之比为________________________________;
(4)我国著名化学家候德榜先生发明的“侯氏制碱法”,因原料利用率高,并能进行连续生产,从而享誉中外。本实验具体操作过程中,应先通________________气体,再通_____________________气体;某同学进行了侯氏制碱的模拟实验,实验所用的饱和NaCl溶液中含溶质58.5 g,实验最后得到无水碳酸钠26.0g,则其产率为____________;该同学针对其实验结果,认真分析了造成损失的原因,发现其操作步骤并没有错误,则主要原因是___________________________________。
正确答案
(1)CO(NH2)2HNCO+NH3↑
(2)CO2;6HNCO→C3H6N6+3CO2↑
(3)2:1
(4)NH3;CO2;49.1%;NaHCO3在水中有较大的溶解度,未能全部沉淀出来
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
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废弃物,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的来源于______________,“氨碱法”中CO2来源于______________。
正确答案
(1)2NH4Cl + Ca(OH)2 =CaCl2 + 2NH3↑+ 2H2O
(2)NH3 + H2O + CO2 + NaCl(饱和) = NaHCO3↓+ NH4Cl、2NaHCO3Na2CO3 + CO2↑+ H2O
(3)合成氨厂;煅烧石灰石
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
扫码查看完整答案与解析