Question

【化學--選修2化學與技術】
侯德榜制堿法，也叫聯合制堿法，其生產流程可簡要表示如下圖：

（1）向沉淀池中通入CO₂和氨氣時，應先通入

 

．原因是

 

．
（2）沉淀池中發生反應的化學反應方程式是

 

；煅燒爐中發生的化學反應方程是

 

．
（3）向母液中通氨氣并加入細小食鹽顆粒，冷卻析出的副產品是

 

，通入氨氣的作用是

 

（填選項）
A．增大NH⁺₄的濃度：使NH₄Cl更多地析出
B．使NaHCO₃更多地析出
C．使NaHCO₃轉化為Na₂CO₃，提高析出的NH₄Cl純度
（4）為提高原料氯化鈉的利用率，主要是設計了

 

．（填上述流程中的編號）的循環，物質X是

 

．從沉淀池中分離沉淀的操作是

 

．
（5）CO₂是制堿工業的重要原料，侯德耪制堿法和氨堿法中CO₂的來源有何不同

 

．
（6）產品純堿中含有碳酸氫鈉，可以用加熱分解的方法測定產品中純堿的質量分數，已知樣品質量為ag，加熱至質量不再改變時稱重為bg，則純堿的質量分數為

 

．

Answer 1

分析：（1）氨氣極易溶于水，二氧化碳在水中的溶解度較小；
（2）飽和食鹽水中通入氨氣和二氧化碳析出碳酸氫鈉晶體；高溫下，碳酸氫鈉不穩定易分解；
（3）根據反應方程式確定母液中的溶質，根據氨氣溶于水后生成氨水，氨水電離成銨根，增大銨根的濃度有利于氯化銨的析出來分析；同時通入氨氣使溶液堿性增強，使碳酸氫鈉轉換為溶解度較大的碳酸鈉，可以提高氯化銨的純度；
（4）循環Ⅰ中的氯化鈉有又返回到沉淀池；物質X是二氧化碳；固液分離的方法為過濾；
（5）侯德耪制堿法中CO₂的來源于合成氨工業的廢氣，氨堿法中CO₂來源于石灰石煅燒；
（6）根據質量守恒定律可知，加熱至質量不再改變，反應后生成的二氧化碳和水的質量之和為（a-b）g，據此求出碳酸鈉的質量，再用碳酸鈉的質量除以樣品質量即可；

解答：解：（1）二氧化碳在水中的溶解度較小，氨氣極易溶于水，所以應該先通氨氣有利于吸收二氧化碳，
故答案為：NH₃；因為CO₂溶解度小，而NH₃易溶于水，先通入NH₃有利于后面CO₂的吸收；
（2）氨氣、二氧化碳、水和氯化鈉發生反應生成碳酸氫鈉和氯化銨，反應方程式為NH₃+H₂O+CO₂+NaCl═NH₄Cl+NaHCO₃↓，
煅燒爐中碳酸氫鈉不穩定，在加熱條件下能分解生成碳酸鈉、水和二氧化碳，反應方程式為2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，
故答案為：NH₃+CO₂+NaCl+H₂O═NaHCO₃↓+NH₄Cl；2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O；
（3）根據NH₃+H₂O+CO₂+NaCl═NH₄Cl+NaHCO₃↓及流程圖知，母液中溶質為氯化銨，向母液中通氨氣加入細小食鹽顆粒，冷卻析出副產品，通入的氨氣和水反應生成一水合氨，一水合氨電離出銨根離子，銨根離子濃度增大有利于析出氯化銨，所以選項A正確；
通入氨氣使溶液堿性增強，使碳酸氫鈉轉換為溶解度較大的碳酸鈉，可以提高氯化銨的純度所以選項C正確，
故答案為：NH₄Cl；AC；
（4）循環Ⅰ是將未反應的氯化鈉返回沉淀池中，煅燒碳酸氫鈉時生成二氧化碳、二氧化碳能循環利用，所以X是CO₂，從固液混合物中分離出固體的方法為過濾，
故答案為：Ⅰ；CO₂；過濾；
（5）侯德耪制堿法：以食鹽、氨和二氧化碳（其中二氧化碳來自合成氨廠用水煤氣制取氫氣時的廢氣）為原料來制取純堿，氨堿法：以食鹽（氯化鈉）、石灰石（經煅燒生成生石灰和二氧化碳）、氨氣為原料來制取純堿，兩者CO₂的來源不同，
故答案為：前者CO₂是由合成氨廠提供，后者CO₂是由碳酸鈣分解得到；
（6）設原混合物中碳酸鈉的質量為X，
2NaHCO₃ 

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑     固體減少的質量
168       106   18   44           62
（a-x）g                             （a-b）g
列比例式：

168

a-x

=

62

a-b

   解得X=

84b-53a

31

，所以純堿的質量分數為：

84b-53a

31a

×100%，
故答案為：

84b-53a

31a

×100%；

點評：本題考查了侯德榜制堿法實驗方案的設計，明確碳酸鈉、碳酸氫鈉、氨氣、二氧化碳的性質，掌握工藝流程和反應原理是解題關鍵，題目難度中等．