- 纯碱的生产
- 共208题
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来源与石灰窑厂），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，现用加热分解的方法测定纯碱中碳酸氢钠的质量分数，样品质量为m1，加热后剩余固体质量为m2，纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为______．
正确答案
解析
解：（1）沉淀剂A源于石灰窑，说明其是生石灰或熟石灰；粗盐中的镁离子和钙离子一般用碳酸钠除去，故答案为：Ca（OH）2或CaO；Na2CO3；
（2）实验室提纯粗盐的整个操作过程为：取样、溶解、沉淀、过滤、蒸发、冷却结晶、过滤、烘干几步，故答案为：溶解；过滤；蒸发；过滤；
（3）纯碱生产中碳酸化时，会看到溶液中析出晶体，这是由于碳酸钠的溶解度大于碳酸氢钠，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；
（4）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；检验其中的氯离子时，要经过取样，加硝酸酸化，加硝酸银，有白色沉淀，该阴离子是氯离子，故答案为：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）滤液中主要含有的是氯化铵，其和石灰水反应时：NH4++OH-
（6）假设加热前纯碱的质量为m1，加热后的质量为m2，则加热损失的质量为：m1-m2，则纯碱中碳酸氢钠的质量为：84（m1-m2）/31m1；故纯碱中含有的碳酸氢钠的质量分数
与索尔维制碱法相比，侯德榜制碱法最突出的优点是（ ）
正确答案
解析
解：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%，
故选A．
1942年中国科学家侯德榜发明了举世闻名的“侯氏制碱法”，成为世界上生产纯碱的重要方法．其主要化学原理是：NaCl+NH3+H2O+CO2=NH4Cl+NaHCO3；2NaHCO
正确答案
解析
解：在食盐溶液中通入氨气和水的混合溶液，此时氯化钠和氨气的浓度均很大时，再通入二氧化碳，则氨水大量吸收二氧化碳生成浓度更大的碳酸氢铵溶液，这是碳酸氢铵与氯化钠反应因为碳酸氢钠溶解度小于氯化铵、碳酸氢铵和氯化钠，所以碳酸氢钠会以结晶的形式析出．析出的碳酸氢钠经分离出来以后，再加热，因为碳酸氢钠的热稳定性比碳酸钠差，所以碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳．故，上述原理体现的是碳酸氢钠的溶解度小、热不稳定性等，故D正确；
A、酸性要体现为与碱反应生成盐和水，此处未体现，故A错误；
B、碱性要体现为与酸反应生成盐和水，此处未体现，故B错误；
C、水溶性欠妥，可以改为溶解度比较小就可以了，故C错误；
D、因为碳酸氢钠的热稳定性比碳酸钠差，碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳，故D正确．
故选：D．
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↓，2NaHCO3
故答案为：NaCl+CO2+NH3+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl；2NaHCO3
（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：
以下是在实验室模拟“侯氏制碱法”生产流程的示意图：则下列叙述错误的是（ ）
正确答案
解析
解：A．氨气易溶于水，二氧化碳能溶于水，依据侯德榜制碱的原理：向氨化的饱和食盐水中通入二氧化碳气体析出碳酸氢钠，加热反应制备纯碱，所以气体A为氨气，B为二氧化碳，故A正确；
B．第Ⅲ步操作是过滤操作，通过过滤得到碳酸氢钠晶体，把纯碱及碳酸氢钠与某些固体酸性物质（如酒石酸）混合可制得泡腾片，故B正确；
C．第Ⅲ步操作是过滤操作，通过过滤得到碳酸氢钠晶体，所以需要的仪器有：烧杯、漏斗、玻璃棒，故C正确；
D．第Ⅳ步操作是将晶体碳酸氢钠直接加热分解得到碳酸钠固体，故D错误；
故选D．
（2015春•益阳校级月考）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）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．请结合图2的溶解度（S）随温度变化曲线，分析说明是否可行？______．
（4）某工厂用氨制硝酸，再进一步制NH4NO3．已知由NH3制HNO3时产率为88%，由NH3被HNO3的吸收率为98%．则该工厂用100吨氨最多能制硝酸铵______吨．（计算结果保留整数）
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）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，所以该方法不可行，
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，在铵盐水碳酸化时无法大量析出；
（4）设制备出的NH4NO3的物质的量为xmol，
根据反应NH3+HNO3=NH4NO3可知：NH3～NH4NO3，由于NH3被HNO3的吸收率为98%，故在此反应中所需的NH3的物质的量为：
同时据反应可知：NH3～HNO3～NH4NO3，而由NH3制HNO3时产率为88%，故生成xmolNH4NO3，需要的制备硝酸的NH3的物质的量为：
即制得xmolNH4NO3所需的氨气的物质的量为：（1.02x+1.136x）mol，
根据氨气的质量为100t即108g可得：（1.02x+1.136x）mol×17g/mol=108g，
解得：x=2728364.07mol，
NH4NO3的质量为：m=nM=2728364.07mol×80g/mol≈218t，
故答案为：218．
我国化工专家侯德榜的“侯氏制碱法”曾为世界制碱工业作出了突出贡献．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=Na2CO3+CO2↑+H2O．
Ⅰ．原理分析
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，在溶液中首先结晶析出
Ⅱ．实验探究
（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）．
回答下列有关问题：
a．乙装置中的试剂是______；
b．丁装置中稀硫酸的作用是______；
c．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（其他装置未画出）进行实验．
a．实验时，须先从______管通入______气体，再从______管中通入______气体．
b．有同学建议在戊装置的b导管下端连接己装置，理由是______．
（3）请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：工业上侯氏制碱法是在饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳，由于氨气在水中的溶解度大，所以先通入氨气，通入足量的氨气后再通入二氧化碳，生成了碳酸氢钠，由于碳酸氢钠的溶解度较小，所以溶液中有碳酸氢钠晶体析出，将碳酸氢钠晶体加热后得纯碱碳酸钠，
Ⅰ．a．碳酸氢钠易溶于水，故错误；
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，故正确；
故选c；
Ⅱ．（1）a．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；
b．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；
c．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）a．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；
b．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）碳酸钠溶液里通过量的CO2能生成碳酸氢钠，在烧碱溶液里通入过量CO2也能生成碳酸氢钠，故答案为：往烧碱溶液中通入过量CO2（或往饱和Na2CO3溶液中通入CO2过量等）．
如图是侯氏制碱法在实验室进行模拟实验的生产流程示意图，则下列叙述正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．氨气极易溶于水，二氧化碳在水中的溶解度较小，依据侯德榜制碱的原理：向氨化的饱和食盐水中通入二氧化碳气体析出碳酸氢钠，加热反应制备，A为氨气，B为二氧化碳，故A错误；
B．第Ⅱ步反应方程式为NH3•H2O+CO2+NaCl═NH4Cl+NaHCO3↓，过滤是把不溶于溶液的固体和液体分开的一种分离混合物的方法，从沉淀池中分离沉淀NaHCO3晶体，所以第Ⅲ步得到的晶体是NaHCO3，故B错误；
C．第Ⅱ步发生反应NH3•H2O+CO2+NaCl═NH4Cl+NaHCO3↓，一水合氨为弱碱，碳酸氢钠为沉淀，所以离子反应为Na++NH3•H2O+CO2═NaHCO3↓+NH4+，故C正确；
D．第Ⅳ步操作是将晶体碳酸氢钠直接加热分解得到碳酸钠固体，发生反应2NaHCO3
故选C．
（2014春•龙岗区期末）我国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：
有关信息：已知“沉淀池”中发生的化学反应方程式是：NH3+CO2+H2O+NaCl═NH4Cl+NaHCO3↓；或NH3+CO2+H2O═NH4HCO3、NH4HCO3+NaCl═NaHCO3↓+NH4Cl．上述生产纯碱副产品NH4Cl可作为化肥或电解液或焊药等．
（1）上述流程中X物质的化学式为______．
（2）使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上，主要是设计了I的循环，该设计体现了“绿色化学”的基本理念是______．从“沉淀池”中分离出沉淀的操作名称是______．
（3）为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，具体操作和现象是______．
（4）某纯碱厂每天消耗NaCl质量为130t，原料NaCl的利用率按90%计，则每天可生产Na2CO3的质量为______t．
正确答案
CO2
提高反应物氯化钠的原子利用率
过滤
取少量试样溶解，加用硝酸酸化的硝酸银溶液，若有白色沉淀说明含有氯化钠，否则，没有氯化钠
106
解析
解：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）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；
（2）“绿色化学”是在化学反应过程或化工生产中，尽量减少使用或彻底消除有害物质，提高反应的原子利用率，循环Ⅰ是将未反应的氯化钠返回沉淀池中，提高反应物氯化钠的原子利用率，从固液混合物中分离出固体的方法为过滤，
故答案为：提高反应物氯化钠的原子利用率；过滤；
（3）检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，含有氯化钠，则氯离子能和硝酸酸化的硝酸银反应生成白色沉淀，所以检验的方法为：取少量试样溶解，加用硝酸酸化的硝酸银溶液，若有白色沉淀说明含有氯化钠，否则，没有氯化钠，
故答案为：取少量试样溶解，加用硝酸酸化的硝酸银溶液，若有白色沉淀说明含有氯化钠，否则，没有氯化钠；
（4）由NH3+CO2+H2O+NaCl═NH4Cl+NaHCO3↓，2NaHCO3
故答案为：106．
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
故答案为：
（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
（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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