2017-2018學(xué)年高中化學(xué) 第一單元 走進(jìn)化學(xué)工業(yè) 課題3 純堿的生產(chǎn)教學(xué)案 新人教版選修2.doc

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課題3 純堿的生產(chǎn) 氨堿法生產(chǎn)純堿 [自讀教材夯基礎(chǔ)] (1)氨堿法也稱索爾維制堿法。 (2)原料：食鹽、氨和二氧化碳。 (3)生產(chǎn)過程： ①生成碳酸氫鈉和氯化銨： 將二氧化碳通入含氨的飽和食鹽溶液中，反應(yīng)的化學(xué)方程式為NH3＋CO2＋H2O===NH4HCO3， NH4HCO3＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl。 ②制取碳酸鈉： 化學(xué)方程式為2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑。 母液中的NH4Cl加石灰乳可回收氨，以便循環(huán)使用?；瘜W(xué)方程式為2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。 (4)優(yōu)缺點(diǎn)： ①優(yōu)點(diǎn)：原料便宜易得，產(chǎn)品純度高，氨和部分二氧化碳可以循環(huán)使用，步驟簡單。 ②缺點(diǎn)：食鹽利用率低，只有70%；產(chǎn)生了當(dāng)時認(rèn)為無用的氯化鈣。 [跟隨名師解疑難] (1)氨堿法制純堿時，應(yīng)先向飽和食鹽水中通氨氣，后通二氧化碳?xì)怏w。因?yàn)榘睔庠陲柡褪雏}水中的溶解度很大，二氧化碳在飽和食鹽水中的溶解度較小。 (2)氨的作用： 氨跟水發(fā)生反應(yīng)使溶液顯堿性：NH3＋H2ONH3H2ONH＋OH－，OH－與H＋反應(yīng)生成H2O而減小了H＋的濃度，從而使CO2＋H2OH2CO3HCO＋H＋的平衡狀態(tài)向右移動，增大了二氧化碳的溶解量和HCO的濃度，因此Na＋可以與大量的HCO結(jié)合生成NaHCO3沉淀。 [剖析典例探技法] [例1]　根據(jù)氨堿法的原理，首先配制氨化飽和食鹽水，即向飽和食鹽水中加入氨水(體積比1∶1)并充分?jǐn)嚢?；再將二氧化碳通入氨化飽和食鹽水中，控制一定的溫度，直至有碳酸氫鈉析出。 請回答下列問題： (1)用化學(xué)方程式分別表示出氨和二氧化碳在水中產(chǎn)生NH、HCO的原理________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)向飽和食鹽水中加入氨水和通入二氧化碳的先后順序是先加氨水后通二氧化碳。是否可以先通二氧化碳后加氨水？為什么？___________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)寫出氨堿法生成碳酸氫鈉的化學(xué)方程式：__________________________________ ________________________________________________________________________。 [名師解析]　在通常狀況下，氨在水中的溶解度近700體積，二氧化碳在水中的溶解度僅約1體積。所以應(yīng)先向飽和食鹽水中通入NH3，然后再通CO2，這樣會使溶液里HCO的濃度增大。 [答案]　(1)NH3＋H2ONH3H2ONH＋OH－或(NH3＋H2ONH＋OH－)；CO2＋H2OH2CO3HCO＋H＋(或CO2＋H2OHCO＋H＋) (2)不可以。在常溫下，氨在飽和食鹽水中的溶解度很大，二氧化碳在飽和食鹽水中的溶解度較小。若先通二氧化碳后加氨水，溶液里只能產(chǎn)生很小濃度的HCO，不利于生成NaHCO3沉淀 (3)NaCl＋NH4HCO3===NaHCO3↓＋NH4Cl [名師點(diǎn)睛]　氨堿法生產(chǎn)純堿的主要過程 (1)食鹽水的精制： ①高溫鍛燒CaCO3：CaCO3CaO＋CO2↑。 ②CaO溶于水得石灰乳：CaO＋H2O===Ca(OH)2。 ③在配制的飽和食鹽水中加入石灰乳和純堿，以除去食鹽水中的Mg2＋和Ca2＋。 (2)食鹽水氨化： 在精制食鹽水中通入氨氣制成氨鹽水。 (3)氨鹽水碳酸化： 使氨鹽水吸收CO2，生成NaHCO3和NH4Cl。 (4)碳酸氫鈉的轉(zhuǎn)化： 濾出碳酸氫鈉后煅燒得純堿，同時回收近一半的CO2再利用。 (5)氨的循環(huán)： 將NH4Cl加石灰乳加熱，回收氨循環(huán)利用。 聯(lián)合制堿法 [自讀教材夯基礎(chǔ)] 1．聯(lián)合制堿法 將氨堿法與合成氨聯(lián)合生產(chǎn)純堿和氯化銨的方法，又稱侯氏制堿法。 2．生產(chǎn)過程 (1)生成碳酸氫鈉和氯化銨： 將原料Ⅰ(精制食鹽水)與原料Ⅱ(來自合成氨的NH3和CO2)反應(yīng)，化學(xué)方程式為NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。 (2)制取碳酸鈉，化學(xué)方程式為2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。 3．優(yōu)點(diǎn) (1)生產(chǎn)過程中所需NH3和CO2由合成氨廠提供。 (2)從濾出NaHCO3的母液中可回收NH4Cl。 (3)NaCl的利用率提高到96%以上。 [跟隨名師解疑難] 飽和NaCl溶液和NH4HCO3溶液混合產(chǎn)生沉淀的原因：NaCl溶于水電離出Na＋、Cl－，NH4HCO3溶于水電離 出NH、HCO。在溶液中Na＋、Cl－、NH、HCO有四種組合方式：NaCl、NH4Cl、NaHCO3、NH4HCO3，其中NaCl、NH4Cl和NH4HCO3的溶解度較大，而NaHCO3的溶解度較小，所以NaHCO3優(yōu)先結(jié)晶析出。 [剖析典例探技法] [例2]　侯氏制堿法的步驟如下： 試回答下列問題： (1)若上述的懸濁液是NaHCO3和NH4Cl的混合液，則Ⅰ和Ⅱ的總反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________。 (2)由這一反應(yīng)可知NaCl比NaHCO3溶解度________。 (3)Ⅲ的操作叫_________________________________________________________。 (4)Ⅳ的操作叫__________________________________________________________。 [名師解析]　(1)從生成物是NaHCO3和NH4Cl，反應(yīng)物是食鹽水、NH3和CO2可寫出Ⅰ、Ⅱ的總反應(yīng)的化學(xué)方程式：NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。 (2)因?yàn)镹aCl的溶解度比NaHCO3的大，所以在飽和NaCl溶液中才會析出NaHCO3。 (3)先將NaHCO3從懸濁液中過濾出來，然后再進(jìn)行煅燒得到Na2CO3。 [答案]　(1)NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl (2)大　(3)過濾　(4)煅燒 [名師點(diǎn)睛] 聯(lián)合制堿法利用合成氨生產(chǎn)中的氨和二氧化碳，生產(chǎn)過程中回收氯化銨，沒有像氨堿法那樣引入碳酸鈣后產(chǎn)生氯化鈣而無法合理地回收利用，侯氏制堿法的優(yōu)點(diǎn)在于綜合利用了合成氨生產(chǎn)中的物料，提高了氯化鈉的利用率，減少了環(huán)境污染，從綠色化學(xué)角度看，更加符合現(xiàn)代化工生產(chǎn)的設(shè)計(jì)要求。 1．氨堿法生產(chǎn)原理示意圖 2．聯(lián)合制堿法生產(chǎn)原理示意圖 多數(shù)金屬碳酸鹽的溶解度小于其碳酸氫鹽的溶解度，如CaCO3難溶，而Ca(HCO3)2可溶等，而Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的溶解度是一個特例。 1．在制小蘇打(NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NH4Cl＋NaHCO3↓)的操作中，應(yīng)在飽和食鹽水中(　　) A．先通入CO2，達(dá)到飽和后再通入NH3 B．先通入NH3，達(dá)到飽和后再通入CO2 C．CO2和NH3同時通入 D．以上三種方法都行 解析：CO2在NaCl溶液中溶解度小，先通NH3后溶液呈堿性，能溶解大量的CO2，生成大量的HCO，從而析出大量的NaHCO3晶體，順序不能顛倒，否則無NaHCO3析出。 答案：B 2．與氨堿法比較，下列關(guān)于聯(lián)合制堿法優(yōu)點(diǎn)的判斷中不正確的是(　　) A．提高了原料的利用率　　 B．降低了生產(chǎn)成本 C．減少了環(huán)境污染 D．減輕了對設(shè)備的腐蝕 解析：與氨堿法比較，聯(lián)合制堿法的副產(chǎn)物少，提高了原料的利用率、降低了生產(chǎn)成本，而且減少了CO2的排放。 答案：D 3．純堿是一種重要的化工原料。目前制堿工業(yè)主要有“氨堿法”和“聯(lián)合制堿法”兩種工藝。下列說法不正確的是(　　) A．“聯(lián)合制堿法”是在“氨堿法”的基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)革新的成果 B．“聯(lián)合制堿法”和“氨堿法”所用的氨都取自合成氨廠 C．“聯(lián)合制堿法”和“氨堿法”所用的CO2都來自石灰石的分解 D．“聯(lián)合制堿法”的副產(chǎn)品是氯化銨，“氨堿法”的副產(chǎn)品是氯化鈣 解析：“氨堿法”所用的CO2來自石灰石的分解；“聯(lián)合制堿法”將合成氨廠和制堿廠聯(lián)合進(jìn)行生產(chǎn)，利用合成氨廠制造氫氣時的副產(chǎn)品CO2作為制堿的原料。合成氨廠制造氫氣的主要化學(xué)反應(yīng)如下： C＋H2OCO＋H2 CO＋H2OCO2＋H2 答案：C 4．[雙選題]以下關(guān)于索爾維制堿法的描述正確的是(　　) A．使用的原料為食鹽、CO2、氨 B．精制鹽水后應(yīng)先通入CO2再通入過量的NH3 C．析出NaHCO3后的母液中已無NaCl，只有NH4Cl D．索爾維法的缺點(diǎn)是食鹽利用率只有70%，生成的CaCl2難處理 解析：氨堿法是以食鹽、CO2、NH3為原料，先將NH3通入飽和食鹽水，再通入CO2，析出NaHCO3后的母液中有NH4Cl和NaCl，用Ca(OH)2處理后的廢水中含NaCl和CaCl2，因此NaCl利用率低。 答案：AD 5．(上海高考)工業(yè)生產(chǎn)純堿的工藝流程示意圖如下： 完成下列填空： (1)粗鹽水加入沉淀劑A、B除雜質(zhì)(沉淀劑A來源于石灰窯廠)，寫出A、B的化學(xué)式： A______________，B______________。 (2)實(shí)驗(yàn)室提純粗鹽的實(shí)驗(yàn)操作依次為： 取樣、________、沉淀、________、________、冷卻結(jié)晶、________、烘干。 (3)工業(yè)生產(chǎn)純堿工藝流程中，碳酸化時產(chǎn)生的現(xiàn)象是________________。碳酸化時沒有析出碳酸鈉晶體，其原因是________________________。 (4)碳酸化后過濾、濾液D最主要的成分是____________(填寫化學(xué)式)，檢驗(yàn)這一成分的陰離子的具體方法是： ________________________________________________________________________。 (5)氨堿法流程中氨是循環(huán)使用的，為此，濾液D加入石灰水產(chǎn)生氨。加石灰水后所發(fā)生的反應(yīng)的離子方程式為____________________________________，濾液D加石灰水前先要加熱，原因是_______________________________________________________________。 (6)產(chǎn)品純堿中含有碳酸氫鈉。如果用加熱分解的方法測定純堿中碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，純堿中碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可表示為________________________________________。 (注明你的表達(dá)式中所用的有關(guān)符號的含義) 解析：石灰窯廠生產(chǎn)生石灰CaO，而要除去Ca2＋應(yīng)選用CO，故A可能是Ca(OH)2或CaO，B是Na2CO3，在提純過程中，操作依次為取樣、溶解、沉淀、過濾、蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶后再過濾，最后烘干。在生產(chǎn)工藝中碳酸化就是將CO全部生成HCO，利用NaHCO3的溶解度小，會從水溶液中首先析出，所以碳酸化時產(chǎn)生的現(xiàn)象是出現(xiàn)渾濁。溶液析出NaHCO3固體后，濾液D中有NH4Cl和少量的NaHCO3，要檢驗(yàn)NH4Cl中的Cl－，先用HNO3酸化，再加入AgNO3溶液，有AgCl白色沉淀產(chǎn)生。在溶液D中加石灰水，目的要生成氨，若不先加熱，會使OH－先與HCO反應(yīng)，有CaCO3沉淀產(chǎn)生，故加石灰水前先加熱，然后用OH－與NH反應(yīng)放出NH3。Na2CO3中含有NaHCO3，用加熱法測定NaHCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，就利用反應(yīng)2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑所產(chǎn)生的質(zhì)量前后差值進(jìn)行計(jì)算即可。 答案：(1)Ca(OH)2或CaO　Na2CO3 (2)溶解　過濾　蒸發(fā)　過濾 (3)有晶體析出(或出現(xiàn)渾濁)　碳酸鈉溶解度比碳酸氫鈉大 (4)NH4Cl　取樣，加硝酸酸化，再加入硝酸銀溶液，有白色沉淀產(chǎn)生，證明該陰離子是氯離子 (5)NH＋OH－===NH3↑＋H2O　防止加石灰水時產(chǎn)生碳酸鈣沉淀 (6)w(NaHCO3)＝(設(shè)加熱前的質(zhì)量為m1，加熱后為m2 ) [高考感悟] 1．(上海高考)右圖模擬“侯氏制堿法”制取NaHCO3的部分裝置。下列操作正確的是(　　) A．a(chǎn)通入CO2，然后b通入NH3，c中放堿石灰 B．b通入NH3，然后a通入CO2，c中放堿石灰 C．a(chǎn)通入NH3，然后b通入CO2，c中放蘸稀硫酸的脫脂棉 D．b通入CO2，然后a通入NH3，c中放蘸稀硫酸的脫脂棉 解析：由于CO2在水中的溶解度小，而氨氣極易溶于水，因此先通入氨氣，然后再通入CO2；由于氨氣極易溶于水需要防止倒吸，因此a通入NH3，b通入CO2，氨氣是堿性氣體需要稀硫酸吸收多余的氨氣，故C項(xiàng)正確。 答案：C 2．(全國課標(biāo)卷Ⅰ)化學(xué)無處不在，下列與化學(xué)有關(guān)的說法不正確的是(　　) A．侯氏制堿法的工藝過程中應(yīng)用了物質(zhì)溶解度的差異 B．可用蘸濃鹽酸的棉棒檢驗(yàn)輸送氨氣的管道是否漏氣 C．碘是人體必需微量元素，所以要多吃富含高碘酸的食物 D．黑火藥由硫黃、硝石、木炭三種物質(zhì)按一定比例混合制成 解析：從化工生產(chǎn)原理、物質(zhì)性質(zhì)應(yīng)用、元素對人體的作用、物質(zhì)組成判斷等化學(xué)與生活常識角度出發(fā)分析、解決問題。A項(xiàng)，侯氏制堿法的反應(yīng)原理是向氨化的飽和食鹽溶液中通入CO2氣體，利用相同溫度下碳酸氫鈉的溶解度小，使生成的NaHCO3從溶液中以晶體形式析出，故生產(chǎn)過程中應(yīng)用了物質(zhì)溶解度的差異。 B項(xiàng)，NH3和HCl氣體相遇會生成白色固體NH4Cl小顆粒，反應(yīng)現(xiàn)象為冒白煙。用蘸濃鹽酸的棉棒靠近輸送氨氣的管道，若在管道附近冒白煙，證明管道漏氣，否則不漏氣。 C項(xiàng)，高碘酸有很強(qiáng)的腐蝕性，故不能多吃富含高碘酸的食物來補(bǔ)充碘。 D項(xiàng)，黑火藥是由硫黃、硝石、木炭按1∶2∶3的比例混合而成的混合物。 答案：C 3．(海南高考節(jié)選)工業(yè)上可用食鹽和石灰石為主要原料，經(jīng)不同的方法生產(chǎn)純堿。請回答下列問題： (1)路布蘭法是以食鹽、石灰石、濃硫酸、焦炭為原料，在高溫下進(jìn)行煅燒，再浸取、結(jié)晶而制得純堿。 ①食鹽和濃硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________ ________________________________________________________________________； ②硫酸鈉和焦炭、石灰石反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________ _____________________________________________________(已知產(chǎn)物之一為CaS)。 (2)氨堿法的工藝如下圖所示，得到的碳酸氫鈉經(jīng)煅燒生成純堿。 ①圖中的中間產(chǎn)物C是________，D是________(寫化學(xué)式)； ②裝置乙中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)聯(lián)合制堿法是對氨堿法的改進(jìn)，其優(yōu)點(diǎn)是______________________。 解析：(1)食鹽和濃硫酸反應(yīng)生成HCl氣體和NaHSO4或Na2SO4；由題述可知②的反應(yīng)中還有Na2CO3生成，反應(yīng)中S由＋6價降到－2價，C由0價升到＋4價，由得失電子守恒和原子守恒可寫出該反應(yīng)。 (2)由氨堿法示意圖知：甲中生成CaO與水反應(yīng)生成Ca(OH)2，即C，C進(jìn)丁中與NH4Cl反應(yīng)生成D(NH3)和廢渣CaCl2，D進(jìn)入戊，與食鹽水混合后一起進(jìn)入乙與B(CO2)反應(yīng)生成NaHCO3和NH4Cl，在己中分離出NaHCO3。 (3)聯(lián)合制堿法是制堿與合成氨相結(jié)合，提高食鹽的利用率，沒有廢渣CaCl2生成。 答案：(1)①NaCl＋H2SO4(濃)===NaHSO4＋HCl↑(或2NaCl＋H2SO4(濃)===Na2SO4＋2HCl↑) ②Na2SO4＋2C＋CaCO3CaS＋Na2CO3＋2CO2↑ (2)①Ca(OH)2　NH3 ②NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl (3)提高NaCl的利用率，減小了廢渣CaCl2的生成，副產(chǎn)品NH4Cl可作為化肥等(合理即可) [課時跟蹤訓(xùn)練] 一、選擇題(本題包括10小題，每小題5分，共50分) 1．我國著名的化工專家侯德榜在20世紀(jì)20年代所創(chuàng)立的“侯氏制堿法”譽(yù)滿全球?！昂钍现茐A法”中的堿是指下列的(　　) A．NaOH　　　　　　　 B．K2CO3 C．Na2CO3 D．NaHCO3 解析：本題中的堿指的是純堿Na2CO3。 答案：C 2．下列屬于侯氏制堿法的優(yōu)點(diǎn)的是(　　) A．氨和二氧化碳由合成氨廠提供 B．母液可回收制氯化銨 C．氯化鈉的利用率達(dá)96% D．以上全是 解析：侯氏制堿法的優(yōu)點(diǎn)有原料易得，NaCl的利用率高，而且產(chǎn)生的NH4Cl可以作肥料。 答案：D 3．下列說法不正確的是(　　) A．“聯(lián)合制堿法”和“氨堿法”的化學(xué)反應(yīng)原理中都有下列化學(xué)反應(yīng) NH3＋CO2＋NaCl＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl 2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑ B．“聯(lián)合制堿法”生產(chǎn)中有氨的循環(huán)利用工藝 C．“氨堿法”生產(chǎn)中有氨的循環(huán)利用工藝 D．“聯(lián)合制堿法”和“氨堿法”都有一定的局限性 解析：“氨堿法”將NH4Cl和Ca(OH)2再反應(yīng)，使NH3循環(huán)利用；“聯(lián)合制堿法”是制得純堿和副產(chǎn)品氯化銨。 答案：B 4．工業(yè)上常用氨堿法制取碳酸鈉(將氨氣和二氧化碳先后通入飽和食鹽水而析出小蘇打，再經(jīng)過濾、焙燒而得到純堿)，但卻不能用氨堿法制碳酸鉀，這是因?yàn)樵谌芤褐?　　) A．KHCO3溶解度較大 B．KHCO3溶解度較小 C．K2CO3溶解度較大 D．K2CO3溶解度較小 解析：氨堿法制取Na2CO3的原理是，在精制的食鹽水中分別通入NH3、CO2，由于NaHCO3溶解度不大，當(dāng)Na＋、HCO濃度較大時便析出NaHCO3晶體，將過濾得到的NaHCO3煅燒得Na2CO3，由于KHCO3溶解度較大，無法從溶液中析出，故無法利用其分解制取K2CO3。 答案：A 5．下列說法中不正確的是(　　) A．用聯(lián)合制堿法制造純堿和氯化銨，原料的利用率高，不必考慮環(huán)境保護(hù)的問題 B．化工生產(chǎn)技術(shù)始終是在不斷創(chuàng)新中發(fā)展，侯氏制堿法也還需要改進(jìn) C．社會對純堿的需求是純堿生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的原動力 D．純堿生產(chǎn)技術(shù)的再創(chuàng)新需要多門學(xué)科、多種技術(shù)的協(xié)同作用 解析：化工生產(chǎn)一般都會產(chǎn)生污染物，要科學(xué)地評價純堿生產(chǎn)技術(shù)及其他化工生產(chǎn)技術(shù)，環(huán)境保護(hù)也需考慮。 答案：A 6．工業(yè)上將相同物質(zhì)的量的NaCl、CO2、NH3在30 ℃時配成溶液，此時溶液中無晶體。當(dāng)降溫至某溫度時，開始析出晶體，此晶體是(　　) 溫度/℃ 溶解度/g 鹽 0 10 20 30 NH4Cl 29.4 33.3 37.2 41.1 NH4HCO3 11.9 15.9 21.0 27.0 NaHCO3 6.9 8.15 9.6 11.1 NaCl 35.7 35.8 36.0 36.4 A．NH4Cl B．NH4HCO3 C．NaHCO3 D．NaCl 解析：據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，隨溫度的降低，NaHCO3的溶解度始終最小，故首先析出的物質(zhì)應(yīng)是NaHCO3。 答案：C 7．某工廠依據(jù)生產(chǎn)純堿的工藝流程設(shè)計(jì)用CaSO4、H2O、NH3、CO2制備(NH4)2SO4。其工作過程如下： 下列推理不合理的是(　　) A．往甲中通CO2有利于(NH4)2SO4生成 B．生成1 mol (NH4)2SO4至少消耗2 mol NH3 C．直接蒸干濾液能得到純凈的(NH4)2SO4 D．煅燒CaCO3生成的CO2可被循環(huán)使用 解析：觀察流程圖可知，甲中已通入了足量的NH3，往甲中通CO2的目的是與NH3反應(yīng)生成(NH4)2CO3，從而有利于(NH4)2SO4的生成，A、B正確；煅燒生成的CO2可以通入甲中循環(huán)使用，D正確。 答案：C 8．1892年比利時人索爾維以NaCl、CO2、NH3、H2O為原料制得了純凈的Na2CO3，該法又稱氨堿法，其主要生產(chǎn)流程 下列有關(guān)說法不正確的是(　　) A．從理論上看，循環(huán)生產(chǎn)時不需要再補(bǔ)充NH3 B．從綠色化學(xué)原料充分利用的角度看，該方法有兩個明顯的缺陷是：氯化鈉未能充分利用和產(chǎn)生CaCl2廢棄物 C．氨堿法生產(chǎn)過程中將NH4Cl作為一種化工產(chǎn)品，不再生產(chǎn)NH3來循環(huán)使用 D．從理論上看，每再生產(chǎn)1 mol Na2CO3，再補(bǔ)充的物質(zhì)及其物質(zhì)的量分別是2 mol NaCl和1 mol CO2 解析：工業(yè)制堿的原理涉及反應(yīng)：NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl,2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑。索爾維法用生成的氯化銨制備氨氣，將氯化銨進(jìn)行了循環(huán)利用，所以從理論上講，是不需要補(bǔ)充氨的。但是在生產(chǎn)過程中，NaCl母液被棄去，氯化銨制備氨氣生成了無用的氯化鈣，這兩點(diǎn)是索爾維法的缺陷。根據(jù)反應(yīng)關(guān)系式及原子守恒，從理論上看每生產(chǎn)1 mol Na2CO3，需再補(bǔ)充的物質(zhì)及其物質(zhì)的量分別是2 mol NaCl和1 mol CO2。 答案：C 9．1791年，法國醫(yī)生路布蘭首先獲得制堿專利，以食鹽、濃硫酸、石灰石、煤為原料制堿，該方法分三步： ①用NaCl與H2SO4反應(yīng)制Na2SO4： 2NaCl＋H2SO4Na2SO4＋2HCl↑ ②用焦炭還原Na2SO4制Na2S： Na2SO4＋4CNa2S＋4CO↑ ③用硫化鈉與石灰石反應(yīng)制Na2CO3： Na2S＋CaCO3Na2CO3＋CaS 下列說法正確的是(　　) A．②③兩步都是氧化還原反應(yīng) B．只有第②步是氧化還原反應(yīng) C．該方法對生產(chǎn)設(shè)備基本沒有腐蝕 D．該方法對環(huán)境污染較小 解析：氧化還原反應(yīng)是有元素化合價變化的反應(yīng)，第③步反應(yīng)無化合價變化，不是氧化還原反應(yīng)，A不正確；該生產(chǎn)中產(chǎn)生HCl，對設(shè)備嚴(yán)重腐蝕；第②步反應(yīng)生成的CO是大氣污染物，故C、D不正確。 答案：B 10．反應(yīng)NaCl＋CO2＋NH3＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl是“氨堿法”的重要化學(xué)反應(yīng)，以下是對該反應(yīng)涉及的有關(guān)知識的部分見解，其中不正確的是(　　) A．該條件下NaHCO3的溶解度較小 B．NaHCO3不是純堿 C．析出固體后的溶液為NaHCO3的不飽和溶液 D．析出固體后的溶液為NaHCO3的飽和溶液 解析：該條件下NaHCO3的溶解度不大，因此析出NaHCO3，析出后應(yīng)為NaHCO3的飽和溶液。 答案：C 二、非選擇題(本題包括4小題，共50分) 11．(12分)純堿是一種重要的化工原料。目前制堿工業(yè)主要有“氨堿法”和“聯(lián)合制堿法”兩種工藝。請按要求回答問題： (1)“氨堿法”產(chǎn)生大量CaCl2廢棄物，請寫出該工藝中產(chǎn)生CaCl2的化學(xué)方程式________________________________________________________________________。 (2)寫出“聯(lián)合制堿法”有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式： ________________________________________________________________________； ________________________________________________________________________。 (3)綠色化學(xué)的重要原則之一是提高反應(yīng)的原子利用率。根據(jù)“聯(lián)合制堿法”總反應(yīng)，列出計(jì)算原子利用率的表達(dá)式：原子利用率(%)＝__________________。 解析：(3)聯(lián)合制堿法反應(yīng)的化學(xué)方程式為NH3＋CO2＋H2O＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl,2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑，總反應(yīng)可看作是2NH3＋2NaCl＋CO2＋H2O===Na2CO3＋2NH4Cl，所以原子利用率(%)＝100%＝100%。 答案：(1)2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O (2)NH3＋CO2＋H2O＋NaCl(飽和)===NaHCO3↓＋NH4Cl　2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑ (3)100% 12．(12分)侯氏制堿法原理是：將NH3和CO2氣體通入飽和食鹽水中即可獲得NaHCO3和NH4Cl的混合物，然后分離出NaHCO3再加熱制得純堿。其流程如下： 參照下表： 物質(zhì) CO2 NH3 NaHCO3 NH4Cl NaCl 溶解度(20 ℃) V水∶V二氧化碳＝1∶1 V水∶V氨氣＝1∶700 9.6 g 37.2 g a g 回答下列問題： (1)氣體A、B依次是________。 A．CO2、NH3 B．NH3、CO2 C．任何順序都可以 (2)寫出(Ⅰ)和(Ⅱ)步驟總反應(yīng)的化學(xué)方程式：_________________________________ ________________________________________________________________________。 由反應(yīng)原理可知，a________9.6(填“＜”“＞”或“＝”)。 (3)操作(Ⅲ)的名稱是________，化學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行該操作用到的玻璃儀器有_________。 (4)經(jīng)步驟(Ⅲ)所得液體中含有的鹽為(寫化學(xué)式)________。經(jīng)過________(填操作名稱)后可以得到化肥。 (5)每當(dāng)通入NH3 44.8 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)時可以得到純堿100.0 g，則NH3的利用率為________。 解析：(1)氨氣在水溶液中溶解度大，故侯氏制堿法中先向飽和食鹽水中通入NH3，后通入CO2。 (2)由反應(yīng)原理：飽和食鹽水中析出NaHCO3沉淀，故同溫下NaCl的溶解度大于NaHCO3的溶解度，a>9.6。 (5)由反應(yīng)轉(zhuǎn)化關(guān)系：NH3～NaCl～Na2CO3，當(dāng)?shù)玫?00.0 g純堿時，消耗NH3為2＝1.887 mol，則NH3的利用率為100%＝94.34%。 答案：(1)B (2)NH3＋CO2＋H2O＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl?。? (3)過濾　燒杯、漏斗、玻璃棒 (4)NaHCO3、NH4Cl(NaCl寫與不寫均可)　結(jié)晶 (5)94.34% 13．(12分)根據(jù)侯德榜制堿原理并參考下表的數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)室制備純堿Na2CO3的主要步驟是：將配制好的飽和NaCl溶液倒入燒杯中加熱，控制溫度在30～35 ℃，攪拌下分批加入研細(xì)的NH4HCO3固體，加料完畢后，繼續(xù)保溫30分鐘，靜置、過濾得NaHCO3晶體。用少量蒸餾水洗滌除去雜質(zhì)后轉(zhuǎn)入蒸發(fā)皿中，灼燒2小時，制得Na2CO3固體。 四種鹽在不同溫度下的溶解度表(g/100 g水)： 鹽 溶解度 溫度/℃ NaCl NH4HCO3 NaHCO3 NH4Cl 0 35.7 11.9 6.9 29.4 10 35.8 15.8 8.1 33.3 20 36.0 21.0 9.6 37.2 30 36.3 27.0 11.1 41.4 40 36.6 －① 12.7 45.8 50 37.0 － 14.5 50.4 60 37.3 － 16.4 55.3 100 39.8 － － 77.3 注：①>35℃ NH4HCO3會分解。 請回答： (1)反應(yīng)溫度控制在30～35 ℃，是因?yàn)槿舾哂?5 ℃，則________，若低于30 ℃，則______________；為控制此溫度范圍，采取的加熱方法為________________________。 (2)加料完畢后，繼續(xù)保溫30分鐘，目的是___________________________。靜置后只析出NaHCO3晶體的原因是_____________________________________________________。 用蒸餾水洗滌NaHCO3晶體的目的是除去________________________________雜質(zhì)(用化學(xué)式表示)。 (3)過濾所得的母液中含有______________________(用化學(xué)式表示)，需加入________，并做進(jìn)一步處理，使NaCl溶液循環(huán)使用，同時可回收NH4Cl。 解析：(1)溫度超過35 ℃，NH4HCO3會分解，反應(yīng)速率受溫度的影響，溫度低，反應(yīng)速率慢，此溫度下，用水浴加熱較為好控制。 (2)反應(yīng)需要保持一段時間，使其反應(yīng)充分。NaHCO3晶體表面會附著未反應(yīng)完的NaCl、NH4HCO3及生成的NH4Cl等，需水洗除去。 (3)加入鹽酸可使NaHCO3轉(zhuǎn)化為NaCl，也可使NH4HCO3轉(zhuǎn)化為NH4Cl。 答案：(1)NH4HCO3分解　反應(yīng)速率降低　水浴加熱 (2)使反應(yīng)充分進(jìn)行　NaHCO3的溶解度最小　NaCl、NH4Cl、NH4HCO3 (3)NaHCO3、NaCl、NH4Cl、NH4HCO3　HCl 14．(14分)我國化學(xué)家侯德榜改革國外的純堿生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)流程可簡要表示如下： (1)上述生產(chǎn)純堿的方法稱________，副產(chǎn)品的一種用途為________。 (2)沉淀池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)寫出上述流程中X物質(zhì)的化學(xué)式是________。 (4)使原料氯化鈉的利用率從70%提高到90%以上，主要是設(shè)計(jì)了________(填上述流程中的編號)的循環(huán)，從沉淀池中取出沉淀的操作是_________________________________。 (5)為檢驗(yàn)產(chǎn)品碳酸鈉中是否含有氯化鈉，可取少量試樣溶于水后，再滴加________。 (6)向母液中通氨氣，加入細(xì)小食鹽顆粒，冷卻析出副產(chǎn)品。通氨氣的作用有________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 a．增大NH的濃度，使NH4Cl更多地析出 b．使NaHCO3更多地析出 c．使NaHCO3轉(zhuǎn)化為Na2CO3，提高析出的NH4Cl純度 解析：(1)、(2)兩問題為識記性題目。(3)需要在理解原理的基礎(chǔ)上作出回答。(4)原料利用率和基本實(shí)驗(yàn)操作的考查?！把h(huán)操作”是提高原料利用率、解決環(huán)境污染等問題的關(guān)鍵思想。過濾是初中就要求掌握的基本操作。(5)本問題是Cl－的檢驗(yàn)，這是中學(xué)常見離子的檢驗(yàn)。(6)實(shí)際是平衡理論的具體應(yīng)用。 答案：(1)聯(lián)合制堿法或侯氏制堿法　制化肥或作電解液等(其他合理答案均可) (2)NH3＋CO2＋H2O＋NaCl===NH4Cl＋NaHCO3↓ (3)CO2 (4)Ⅰ　過濾 (5)稀硝酸和硝酸銀溶液　(6)ac