高中化学 主题2 海水资源 工业制碱 课题3 纯碱制造技术的发展学业分层测评 鲁科版选修2

纯碱制造技术的发展(建议用时：45分钟)学业达标1侯氏制碱法中的碱是指下列的()ANaOHBK2CO3CNa2CO3DNaHCO3【解析】侯氏制碱法制备的是Na2CO3，俗称纯碱。【答案】C2工业上常用氨碱法制取碳酸钠(将氨气和二氧化碳先后通入饱和食盐水而析出小苏打，再经过滤、焙烧而得到纯碱)，但却不能用氨碱法制碳酸钾，这是因为在溶液中()AKHCO3溶解度较大BKHCO3溶解度较小CK2CO3溶解度较大DK2CO3溶解度较小【解析】氨碱法制取Na2CO3的原理：在精制的食盐水中先后通入NH3、CO2，由于NaHCO3溶解度不大，当Na、HCO浓度较大时便析出NaHCO3晶体，将过滤得到的NaHCO3煅烧得Na2CO3，由于KHCO3溶解度较大，无法从溶液中析出，故无法利用其分解制取K2CO3。【答案】A3下表所列为四种可溶性盐在30 的溶解度(g/100 g H2O)：盐NaClNaHCO3Na2CO3(NH4)2CO3溶解度36.512.130.027.0若在30 的饱和食盐水中通入氨气至饱和后，再通入二氧化碳就会有晶体析出，试参考表中的数据，推测析出的晶体是下列的哪一种()ANaClBNaHCO3CNa2CO3D(NH4)2CO3【答案】B4下列关于NaHCO3的叙述，不正确的是()A它是一种白色粉末，相同温度下溶解度小于Na2CO3B加热至200 左右，可完全分解，利用这种性质，可由NaHCO3制取纯碱C与Na2CO3相似，当质量相同，分别跟足量盐酸反应后，NaHCO3可得到较多的二氧化碳D其晶体的化学式为NaHCO310H2O，在空气中会风化【解析】Na2CO310H2O在干燥的空气中容易风化，没有NaHCO310H2O这种物质。【答案】D5在制小苏打(NaClCO2NH3H2O=NaHCO3NH4Cl)的操作中，应在饱和食盐水中() 【导学号：28920027】A先通入CO2，达到饱和后再通入NH3B先通入NH3，达到饱和后再通入CO2CCO2和NH3同时通入D以上三种方法都行【解析】CO2在NaCl溶液中溶解度小，先通NH3溶液呈碱性，能溶解大量的CO2，生成大量的HCO，从而析出大量的NaHCO3晶体。【答案】B6与氨碱法比较，下列关于联合制碱法优点的判断中不正确的是()A提高了原料的原子利用率B降低了生产成本C减少了环境污染D减轻了对设备的腐蚀【解析】联合制碱法把氯化铵和纯碱两种产品联合生产，提高了食盐利用率，缩短了生产流程，减少了对环境污染。【答案】D7纯碱和小苏打是厨房中两种常见的用品，它们都是白色固体，下列区分这两种物质的说法正确的是()A分别用炒锅加热两种样品，全部分解挥发，没有残留物的是小苏打B用洁净铁丝蘸取两种样品在煤气火焰上灼烧，使火焰颜色发生明显变化的是小苏打C用两只小玻璃杯，分别加入少量的两种样品，再加入等量的食醋，产生气泡快的是小苏打D先将两种样品配成溶液，分别加入石灰水，无白色沉淀生成的是小苏打【解析】2NaHCO3Na2CO3H2OCO2，分解后仍有残留物，A项错误。Na2CO3和NaHCO3都能发生焰色反应，使火焰显黄色，B项错误。Na2CO3Ca(OH)2=CaCO32NaOH，NaHCO3Ca(OH)2=CaCO3NaOHH2O，二者与石灰水反应都有白色沉淀生成，D项错误。Na2CO3与醋酸反应分两步进行，产生气泡的速率慢。【答案】C8侯氏制碱法是纯碱工业中一种重要的生产方法。但是，侯氏制碱法也存在着一定的局限性。例如，有时在某些国家和地区会出现氯化铵产品供过于求的现象。下列关于将氯化铵进行处理的方法中，正确的是()A在地下深埋B投入大海的深水处C加工成农作物的复合肥D用氢氧化钠将氯化铵转化为氨和氯化钠，再用作生产纯碱的原料【解析】将氯化铵在地下深埋和投入大海的深水处，都会造成环境污染。氢氧化钠比碳酸钠生产成本更高、价格更贵。用氢氧化钠将氯化铵转化为氨和氯化钠，再用作生产纯碱的原料，在生产效益上得不偿失。氮、磷、钾都是农作物生长所必需的元素，将氯化铵与含磷元素或钾元素的化合物进行适当复合，可生产农作物的复合肥。【答案】C91861年比利时人索尔维以NaCl、CO2、NH3、H2O为原料制得了纯净的Na2CO3，该法又称氨碱法，其主要生产流程如下：下列有关说法不正确的是()A从理论上看，循环生产时不需要再补充NH3B从绿色化学原料充分利用的角度看，该方法有两个明显的缺陷是：氯化钠未能充分利用和产生CaCl2废弃物C将NH4Cl作为一种化工产品，不再生产NH3来循环使用D从理论上看，每再生产1 mol Na2CO3，再补充的物质及其物质的量分别是2 mol NaCl和1 mol CO2【解析】工业制碱的原理涉及反应：NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl,2NaHCO3Na2CO3CO2H2O。索尔维法用生成的氯化铵制备氨气，将氯化铵进行了循环利用，所以从理论上讲，是不需要补充氨的。但是在生产过程中，NaCl母液被弃去，氯化铵制备氨气生成了无用的氯化钙，这两点是索尔维法的缺陷。根据反应关系及原子守恒，从理论上看每生产1 mol Na2CO3，再补充的物质及其物质的量分别是2 mol NaCl和1 mol CO2。【答案】C10下面是在实验室进行模拟实验的生产流程示意图：气体A的饱和溶液A和食盐的饱和溶液悬浊液晶体纯碱则下列叙述错误的是()AA气体是NH3，B气体是CO2B第步得到的晶体是发酵粉的主要成分C第步操作用到的主要玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒D第步操作的主要过程有溶解、蒸发、结晶【解析】侯氏制碱法是先制得氨化的饱和食盐水，再往其中通入CO2(即是往饱和食盐水中依次通入足量的NH3、CO2，不能依次通入CO2、NH3，因为NH3在水中的溶解度远远大于CO2的溶解度，先将溶液氨化后，吸收CO2的效果更好)，第步即得到NaHCO3悬浊液，第步应将NaHCO3加热分解，以得到Na2CO3。【答案】D能力提升11工业制纯碱时，第一步通过饱和食盐水、氨和二氧化碳反应，获得碳酸氢钠结晶。它的反应原理可以用下面的方程式表示：NH3CO2H2O=NH4HCO3，NH4HCO3NaCl(饱和)=NaHCO3NH4Cl以上反应的总结果是放热反应。下面设计了一个实验，用最简单的实验装置模拟实验这一过程，获得碳酸钠结晶。可供选择的实验用品有：稀盐酸、稀硫酸、浓氨水、氢氧化钠、消石灰、石灰石、氯化铵、食盐、蒸馏水和冰，以及中学化学实验常用仪器。实验装置示意图(包括反应时容器中的物质)如下，图中玻璃容器自左至右分别用A、B、C符号标明(请见题后说明)。(1)请写出在图上A、B、C各玻璃容器中盛放物质的化学式或名称。A_，B_，C_，D_，E_。(2)利用在本题所提供的实验用品，如何判断得到的产品是碳酸氢钠的结晶，而不是碳酸氢铵或食盐结晶？【答案】(1)CaCO3蒸馏水(或水)冰水(或冷水)被氯化钠饱和的浓氨水溶液稀硫酸(2)取少量产品放在试管中，在酒精灯上加热至不再有气体放出时，停止加热。试管中如有白色剩余物质，则得到的产品不是NH4HCO3。试管冷却后，向其中加入适量盐酸，反应激烈，冒大量气泡，最后剩余物全部溶解，说明得到的结晶是NaHCO3。如加入盐酸后，晶体全部溶解，但无气泡产生，则得到的结晶可能是食盐。12纯碱是一种重要的化工原料。目前制碱工业主要有氨碱法和联合制碱法两种工艺。请按要求回答问题：(1)氨碱法产生大量CaCl2废弃物，请写出该工艺中产生CaCl2的化学方程式：_。(2)写出联合制碱法有关反应的化学方程式：_。(3)CO2是制碱工业的重要原料，联合制碱法和氨碱法中CO2的来源有何不同？_。(4)绿色化学的重要原则之一是提高反应的原子利用率。根据联合制碱法总反应，列出计算原子利用率的表达式为：原子利用率(%)_。【解析】(1)2NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2O。(2)NH3CO2H2ONaCl=NaHCO3NH4Cl；2NaHCO3Na2CO3CO2H2O。(3)联合制碱法中CO2来源于合成氨工业的副产品，而氨碱法中CO2来源于石灰石的分解。(4)联合制碱法原子利用率的表达式：原子利用率(%)100%100%或原子利用率(%)100%100%。【答案】(1)2NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2O(2)NH3CO2H2ONaCl=NaHCO3NH4Cl；2NaHCO3Na2CO3CO2H2O(3)联合制碱法中CO2来源于合成氨的副产品，氨碱法中CO2来源于CaCO3的分解(4)100%或100%13下图表示的是侯氏制碱法工艺流程示意图。(1)母液中所溶解的主要物质是_(写物质的化学式)。母液中含有低浓度的Na2CO3，主要原因是_。(2)母液和母液中通入NH3，NH3的主要来源是_；母液中通入NH3的主要目的是_；母液中通入NH3的主要目的是_。(3)工艺流程的“煅烧纯碱”处，可设计_的循环。【答案】(1)NaCl、NaHCO3、NH4ClHCO电离出CO(2)合成氨厂增大NH的浓度，促进NH4Cl结晶析出增大OH的浓度，促进CO2的溶解，增大HCO的浓度(3)二氧化碳(或CO2)14我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，探索出了一种生产纯碱的方法，其生产流程可简要表示如下：(1)上述生产纯碱的方法称_，副产品的一种用途为_。(2)沉淀池中发生反应的化学方程式是_。(3)写出上述流程中X物质的分子式为_。(4)使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上，主要是设计了_(填上述流程中的编号)的循环，从沉淀池中取出沉淀的操作是_。(5)为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，可取少量试样溶于水后，再滴加_。(6)向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通氨气的作用有_。a增大NH的浓度，使NH4Cl更多地析出b使NaHCO3更多地析出c使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出NH4Cl的纯度【解析】将NH3和CO2两种气体通入NaCl溶液后，发生化学反应：NH3CO2H2ONaCl=NaHCO3NH4Cl，NaHCO3溶解度较小，结晶析出；NH4Cl溶解度较大，留在母液中；溶液里还有未反应的NaCl和未结晶的NaHCO3。从母液中提取NH4Cl后，含有NaCl和NaHCO3的溶液循环到沉淀池中再次利用，这样就大大提高了氯化钠的利用率。NaHCO3在煅烧炉中发生化学反应2NaHCO3Na2CO3CO2H2O。生成的CO2循环到沉淀池中再次利用。含NH4Cl、NaHCO3、NaCl的母液中通入NH3后，发生反应NH3H2ONH3H2ONHOH，这样有利于NH4Cl的析出和NaHCO3转化为Na2CO3。【答案】(1)侯氏制碱法(或联合制碱法)用做农作物的化肥(其他合理的答案亦可)(2)NH3CO2H2ONaCl=NaHCO3NH4Cl(3)CO2(4)过滤(5)硝酸酸化的硝酸银溶液(6)ac