Question

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）兩種方法的沉淀池中均發生的反應化學方程式為_____________________________。
（2）若沉淀池含800.00 mol NH₃的水溶液質量為54.00 kg，向該溶液通入二氧化碳至反應完全，過濾，得到濾液31.20kg，則NH₄HCO₃的產率為______________％。
（3）在氨堿法生產過程中氨要循環使用，但不需要補充，在母液中加生石灰前先要加熱的原因是  ___ 。
（4）根據聯堿法中從濾液中提取氯化銨晶體的過程推測，所得結論正確是_______（選填編號）。
a．常溫時氯化銨的溶解度比氯化鈉小 
b．通入氨氣能增大NH₄⁺的濃度，使氯化銨更多析出
c．加入食鹽細粉能提高Na⁺的濃度， 使NaHCO₃結晶析出
d．通入氨氣能使NaHCO₃轉化為Na₂CO₃，提高析出的NH₄Cl純度
（5）聯堿法相比于氨堿法，氯化鈉利用率從70%提高到90%以上，主要是設計了循環Ⅰ，聯堿法的另一項優點是__________________________________________________。
（6）從沉淀池析出的晶體含有NaCl雜質，某同學在測定其NaHCO₃的含量時，稱取5.000g試樣，配制成100mL溶液，用標準鹽酸溶液滴定（用甲基橙做指示劑），測定數據記錄如下：

滴定次數	待測液（mL）	0.6000mol/L鹽酸溶液的體積（mL）
		初讀數	終讀數
第一次	20.00	1.00	21.00
第二次	20.00	如右圖Ⅰ	如右圖Ⅱ

 
①第二次滴定，從圖Ⅰ圖Ⅱ顯示消耗的鹽酸溶液體積為               。
②該實驗測定NaHCO₃含量的計算式為ω(NaHCO₃)=                          。
③該同學測定結果有一定的誤差，產生該誤差的原因可能是        （選填編號）。
a．待測液中加入甲基橙作指示劑，用標準酸液滴定至變橙色
b．錐形瓶用蒸餾水洗滌后，直接加入待測溶液進行滴定
c．滴定管用蒸餾水洗滌后，直接注入標準酸液進行滴定
d．滴定管用蒸餾水洗滌后，直接注入待測液，取20.00 mL進行滴定

Answer 1

(本題共12分)（1）NaCl + NH₃ + CO₂ +H₂O →NaHCO₃↓+ NH₄Cl （2分） 
（2）92%  （2分）
（3）防止生石灰先跟溶液中的NaHCO₃反應產生碳酸鈣沉淀（1分）
（4）bd（2分）
（5）避免產生大量含有CaCl₂的廢液（或節省石灰窯、蒸氨塔等設備）（1分）  
（6）①20.20mL（1分）
②ω(NaHCO₃)＝×100% （1分）  ③ac（2分）

試題分析：（1）依據流程圖分析可知，聯堿法和氨堿法的生產流程中沉淀池中發生反應的物質是氨氣、二氧化碳、水、氯化鈉，這些物質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。
（2）根據方程式NH₃ + CO₂ +H₂O →_NH4HCO3可知，該氨水完全反應需通入800.00molCO₂，過濾得到m(NH₄HCO₃)＝54.0kg+800.00mol×0.044kg/mol－31.20kg＝58.00kg，理論上應得到m(NH₄HCO₃)＝800.00mol×0.079kg/mol＝63.2kg，所以NH₄HCO₃的產率為×100%＝92%。
（3）由于生石灰溶于水生成氫氧化鈣，而氫氧化鈣能和碳酸氫鈉反應生成碳酸鈣沉淀，所以在母液中加生石灰前先要加熱的原因是防止生石灰先跟溶液中的NaHCO₃反應產生碳酸鈣沉淀。
（4）聯堿法中從母液中提取氯化銨晶體的過程中；a、母液中加入氯化鈉晶體，然后冷卻到10℃以下即析出氯化銨晶體，這說明室溫下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；d．通入氨氣能使NaHCO₃轉化為Na₂CO₃，提高析出的NH₄Cl純度，d正確，答案選bd。
（5）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，因此另外一個主要優點是避免產生大量含有CaCl₂的廢液（或節省石灰窯、蒸氨塔等設備）。
（6）①滴定管能讀數到0.01ml，所以根據滴定管中液面的位置可知，初始讀數是2.40ml，最終讀數是22.60ml，所以實際消耗鹽酸的體積是22.60ml－2.40ml＝20.20ml。
②第一次消耗鹽酸的體積是21.00ml－1.00ml＝20.00ml，所以兩次消耗鹽酸的平均值是(20.20ml＋20.00ml)÷2＝20.10ml，所以消耗鹽酸的物質的量是0.0201L×0.6000mol/L。根據方程式HCl＋NaHCO₃=NaCl＋H₂O＋CO₂↑可知，碳酸氫鈉的物質的量是0.0201L×0.6000mol/L，質量是0.0201L×0.6000mol/L×84g/mol，所以碳酸氫鈉的純度是ω(NaHCO₃)＝×100%。
③a．甲基橙的變色范圍是3.1～4.4，所以待測液中加入甲基橙作指示劑，用標準酸液滴定至變橙色且半分鐘內不變色為止，因此a會產生誤差；b．錐形瓶用蒸餾水洗滌后，直接加入待測溶液進行滴定，屬于正確的操作，所以b不正確；c．滴定管必須用標準液潤洗，所以滴定管用蒸餾水洗滌后，直接注入標準酸液進行滴定，會產生誤差，c正確；d．滴定管用蒸餾水洗滌后，直接注入待測液，取20.00 mL進行滴定，屬于正確的操作，d不正確，答案選ac。