2017-2018學(xué)年高中化學(xué) 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練（三）純堿的生產(chǎn) 新人教版選修2.doc

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課時(shí)跟蹤訓(xùn)練(三)　純堿的生產(chǎn) 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 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 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 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 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(huì)對純堿的需求是純堿生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的原動(dòng)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 6．工業(yè)上將相同物質(zhì)的量的NaCl、CO2、NH3在30 ℃時(shí)配成溶液，此時(shí)溶液中無晶體。當(dāng)降溫至某溫度時(shí)，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 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 8．1892年比利時(shí)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(shí)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(gè)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 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 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 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(%)＝__________________。 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(shí)可以得到純堿100.0 g，則NH3的利用率為________。 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(shí)，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(huì)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(shí)可回收NH4Cl。 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 答 案 1．選C　本題中的堿指的是純堿Na2CO3。 2．選D　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。 3．選B　“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。 4．選A　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(shí)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。 5．選A　化工生產(chǎn)一般都會(huì)產(chǎn)生污染物，要科學(xué)地評價(jià)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。 6．選C　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。 7．選C　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。 8．選C　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。 9．選B　氧化還原反應(yīng)是有元素化合價(jià)變化的反應(yīng)，第③步反應(yīng)無化合價(jià)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。 10．選C　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。 11．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．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(shí)，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．解析：(1)溫度超過35 ℃，NH4HCO3會(huì)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(shí)間，使其反應(yīng)充分。NaHCO3晶體表面會(huì)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．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