Question

（2011?西安模擬）[選修一化學與技術]聯堿法（候氏制堿法）和氨堿法的生產流程簡要表示如下圖：

（1）沉淀池中發生反應的化學方程式為

NaCl+NH₃+CO₂+H₂O═NaHCO₃↓+NH₄Cl

；
（2）X是

CO₂

，Y是

NH₃

 （填化學式）；
（3）Z中除了溶解的氨氣、食鹽外，其它溶質還有

Na₂CO₃、NH₄Cl

；排出液中的溶質除了氫氧化鈣外，還有

CaCl₂、NaCl

；
（4）從理論上分析，在氨堿法生產過程中

不需要

 （填“需要”、“不需要”）補充氨氣，從原料到產品，氨堿法總反應過程用化學方程式表示，可寫為

CaCO₃+2NaCl═Na₂CO₃+CaCl₂

；
（5）根據聯堿法中從母液中提取氯化銨晶體的過程推測，所得結論正確是

b

；
a．常溫時氯化銨的溶解度比氯化鈉小
b．通入氨氣目的是使氯化銨更多析出
c．加入食鹽細粉目的是提高Na⁺的濃度，促進碳酸氫鈉結晶析出
（6）聯堿法中，每當通入NH₃ 44.8L（已折合成標準狀況下）時可以得到純堿100.0g則NH₃的利用率為

94.3%

．相比于氨堿法，指出聯堿法的一項優點

不產生無用的CaCl₂或提高了食鹽的轉化率等

?

Answer 1

分析：（1）依據生產流程聯堿法和氨堿法生產流程中沉淀池中發生的反應是氨氣、二氧化碳、水、氯化鈉反應生成碳酸氫鈉晶體和氯化銨；
（2）聯堿法生產流程圖中分析循環Ⅱ中是碳酸氫鈉分解生成的二氧化碳氣體；氨堿法的生產流程中循環Ⅰ是氧化鈣和水反應生成氫氧化鈣與銨鹽反應生成的氨氣；
（3）聯堿法母液主要是氯化銨、碳酸鈉、碳酸氫鈉、氯化鈉；Z中除了溶解的氨氣、食鹽外，其它溶質還有氯化銨、碳酸鈉；氨堿法排出液中的溶質除了氫氧化鈣外，還有氫氧化鈣和氯化銨反應生成的氯化鈣，氯化鈉；
（4）氨堿法生產過程中，母液中加入氧化鈣反應生成氫氧化鈣會和銨鹽生成氨氣，反應過程中氨氣轉化為銨鹽，銨鹽轉化為氨氣，氨氣循環使用，不需要補充氨氣；
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↑；
合并得到總化學方程式為：CaCO₃+2NaCl═Na₂CO₃+CaCl₂；
（5）向母液中通氨氣作用有增大NH₄⁺的濃度，使NH₄Cl更多地析出和使NaHCO₃轉化為Na₂CO₃，提高析出的NH₄Cl純度；加入食鹽細粉目的是提高Cl^-的濃度，使氯化氨析出；
（6）依據聯堿法反應的化學方程式計算，根據反應生成碳酸鈉的質量計算實際消耗氨氣的物質的量，得到氨氣的利用率；綜合分析兩個過程的流程圖和生成產物，及過程中循環利用的特征分析判斷．

解答：解：（1）依據流程圖分析可知，生產流程聯堿法和氨堿法生產流程中沉淀池中發生的反應是氨氣、二氧化碳、水、氯化鈉反應生成碳酸氫鈉晶體和氯化銨，所以反應的化學方程式為：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O═NaHCO₃↓+NH₄Cl，故答案為：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O═NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（2）聯堿法生產流程圖中分析循環Ⅱ中是碳酸氫鈉分解生成的二氧化碳氣體；氨堿法的生產流程中循環Ⅰ是氧化鈣和水反應生成氫氧化鈣，氫氧化鈣與銨鹽反應生成的氨氣可以循環使用，故答案為：CO₂；NH₃；
（3）依據兩個過程中的物質發生的反應分析，聯堿法母液主要是氯化銨、碳酸鈉、碳酸氫鈉、氯化鈉；Z中除了溶解的氨氣、食鹽外，其它溶質還有氯化銨、碳酸鈉；氨堿法排出液中的溶質除了氫氧化鈣外，還有氫氧化鈣和氯化銨反應生成的氯化鈣，氯化鈉，故答案為：Na₂CO₃、NH₄Cl；CaCl₂、NaCl；
（4）從理論上分析，氨堿法生產過程中，母液中加入氧化鈣反應生成氫氧化鈣會和銨鹽生成氨氣，反應過程中氨氣轉化為銨鹽，銨鹽轉化為氨氣，氨氣循環使用，不需要補充氨氣；
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↑合并得到總化學方程式為：CaCO₃+2NaCl═Na₂CO₃+CaCl₂，故答案為：不需要；CaCO₃+2NaCl═Na₂CO₃+CaCl₂；
（5）聯堿法中從母液中提取氯化銨晶體的過程中；
a、溫時氯化銨的溶解度比氯化鈉大，故a錯誤；
b、通氨氣作用有增大NH₄⁺的濃度，使NH₄Cl更多地析出和使NaHCO₃轉化為Na₂CO₃，提高析出的NH₄Cl純度，故b正確；
c、加入食鹽細粉目的是提高Cl^-的濃度，促進氯化銨結晶析出，故c錯誤；
故答案為：b；
（6）聯堿法中發生的反應為：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O═NaHCO₃↓+NH₄Cl；2NaHCO₃═Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；每當通入NH₃ 44.8L（已折合成標準狀況下）物質的量為2mol；生產過程中得到純堿100.0g，物質的量為

100g

106g/mol

=

50

53

mol；需要氨氣的物質的量為

50

53

×2=

100

53

mol；則NH₃的利用率=

100 53 mol

2mol

×100%=94.3%；
聯合制堿法與氨堿法比較，其最大的優點是使食鹽的利用率提高到96%以上，應用同量的食鹽比氨堿法生產更多的純堿．另外它綜合利用了氨廠的二氧化碳和堿廠的氯離子，同時，生產出兩種可貴的產品--純堿和氯化銨．將氨廠的廢氣二氧化碳，轉變為堿廠的主要原料來制取純堿，這樣就節省了堿廠里用于制取二氧化碳的龐大的石灰窯；將堿廠的無用的成分氯離子（Cl^-）來代替價格較高的硫酸固定氨廠里的氨，制取氮肥氯化銨．從而不再生成沒有多大用處，又難于處理的氯化鈣，減少了對環境的污染，并且大大降低了純堿和氮肥的成本，充分體現了大規模聯合生產的優越性，
故答案為：94.3%；不產生無用的CaCl₂，提高了食鹽的轉化率．

點評：本題考查了聯堿法和氨堿法生產流程的原理比較和物質分析判斷，純堿制備的條件應用和服產物的提純析出，反應過程中反應的原理分析和物質來源是解題的關鍵，題目難度中等．