1、课时跟踪训练(三) 纯碱的生产一、选择题(本题包括 10 小题，每小题 5 分，共 50 分)1我国著名的化工专家侯德榜在 20 世纪 20 年代所创立的“侯氏制碱法”誉满全球。“侯氏制碱法”中的碱是指下列的( )ANaOH BK 2CO3CNa 2CO3 DNaHCO 32下列属于侯氏制碱法的优点的是( )A氨和二氧化碳由合成氨厂提供B母液可回收制氯化铵C氯化钠的利用率达 96%D以上全是3下列说法不正确的是( )A “联合制碱法”和“氨碱法 ”的化学反应原理中都有下列化学反应NH3CO 2NaClH 2O=NaHCO3NH 4Cl2NaHCO3 Na2CO3H 2OCO 2= = = =
2、= B “联合制碱法”生产中有氨的循环利用工艺C “氨碱法”生产中有氨的循环利用工艺D “联合制碱法”和“氨碱法 ”都有一定的局限性4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( )AKHCO 3 溶解度较大BKHCO 3 溶解度较小CK 2CO3 溶解度较大DK 2CO3 溶解度较小5下列说法中不正确的是( )A用联合制碱法制造纯碱和氯化铵，原料的利用率高，不必考虑环境保护的问题B化工生产技术始终是在不断创新中发展，侯氏制碱法也还需要改进C社会对纯碱的需求是纯碱生产技术创新发展的原动力D纯
3、碱生产技术的再创新需要多门学科、多种技术的协同作用6工业上将相同物质的量的 NaCl、CO 2、NH 3 在 30 时配成溶液，此时溶液中无晶体。当降温至某温度时，开始析出晶体，此晶体是( )温度/溶解度/g盐0 10 20 30NH4Cl 29.4 33.3 37.2 41.1NH4HCO3 11.9 15.9 21.0 27.0NaHCO3 6.9 8.15 9.6 11.1NaCl 35.7 35.8 36.0 36.4ANH 4Cl BNH 4HCO3CNaHCO 3 DNaCl7某工厂依据生产纯碱的工艺流程设计用 CaSO4、H 2O、NH 3、CO 2 制备(NH 4)2SO4。其
4、工作过程如下：CaSO4浊 液 足 量 NH3 甲 适 量 CO2 乙 过 滤 Error!下列推理不合理的是( )A往甲中通 CO2 有利于(NH 4)2SO4 生成B生成 1 mol (NH4)2SO4 至少消耗 2 mol NH3C直接蒸干滤液能得到纯净的(NH 4)2SO4D煅烧 CaCO3 生成的 CO2 可被循环使用81892 年比利时人索尔维以 NaCl、CO 2、NH 3、H 2O 为原料制得了纯净的 Na2CO3，该法又称氨碱法，其主要生产流程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
5、化钠未能充分利用和产生 CaCl2 废弃物C氨碱法生产过程中将 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 CO291791 年，法国医生路布兰首先获得制碱专利，以食盐、浓硫酸、石灰石、煤为原料制碱，该方法分三步：用 NaCl 与 H2SO4 反应制 Na2SO4：2NaClH 2SO4 Na2SO42HCl= = = = = 用焦炭还原 Na2SO4 制 Na2S：Na2SO44C Na2S4CO = = = = =煅 烧 用硫化钠与石灰石反应制 Na2CO3
6、：Na2SCaCO 3 Na2CO3CaS= = = = =煅 烧 下列说法正确的是( )A两步都是氧化还原反应B只有第步是氧化还原反应C该方法对生产设备基本没有腐蚀D该方法对环境污染较小10反应 NaClCO 2NH 3H 2O=NaHCO3NH 4Cl 是“氨碱法”的重要化学反应，以下是对该反应涉及的有关知识的部分见解，其中不正确的是( )A该条件下 NaHCO3 的溶解度较小BNaHCO 3 不是纯碱C析出固体后的溶液为 NaHCO3 的不饱和溶液D析出固体后的溶液为 NaHCO3 的饱和溶液二、非选择题(本题包括 4 小题，共 50 分)11(12 分) 纯碱是一种重要的化工原料。目前
7、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)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：原子利用率(%)_。12(12 分) 侯氏制碱法原理是：将 NH3 和 CO2 气体通入饱和食盐水中即可获得NaHCO3 和 NH4Cl 的混合物，然后分离出 NaHCO3 再加热制得纯碱。其流程如下：参照下表：物质 CO2 NH3 NaHCO3 NH4Cl NaCl溶解度(
8、20 )V 水 V 二氧化碳11V 水 V氨气17009.6 g 37.2 g a g回答下列问题：(1)气体 A、B 依次是 _。ACO 2、NH 3 BNH 3、CO 2C任何顺序都可以(2)写出() 和()步骤总反应的化学方程式_。由反应原理可知，a_9.6( 填“” 、 “”或“”) 。(3)操作() 的名称是_，化学实验室进行该操作用到的玻璃仪器有_。(4)经步骤() 所得液体中含有的盐为(写化学式)_。经过_(填操作名称)后可以得到化肥。(5)每当通入 NH3 44.8 L(标准状况下)时可以得到纯碱 100.0 g，则 NH3 的利用率为_。13(12 分) 根据侯德榜制碱原理并
9、参考下表的数据，实验室制备纯碱 Na2CO3 的主要步骤是：将配制好的饱和 NaCl 溶液倒入烧杯中加热，控制温度在 3035 ，搅拌下分批加入研细的 NH4HCO3 固体，加料完毕后，继续保温 30 分钟，静置、过滤得 NaHCO3 晶体。用少量蒸馏水洗涤除去杂质后转入蒸发皿中，灼烧 2 小时，制得 Na2CO3 固体。四种盐在不同温度下的溶解度表(g/100 g 水)盐溶解度温度/NaCl NH4HCO3 NaHCO3 NH4Cl0 35.7 11.9 6.9 29.410 35.8 15.8 8.1 33.320 36.0 21.0 9.6 37.230 36.3 27.0 11.1 4
10、1.440 36.6 12.7 45.850 37.0 14.5 50.460 37.3 16.4 55.3100 39.8 77.3注：35 NH 4HCO3 会分解。请回答：(1)反应温度控制在 3035 ，是因为若高于 35 ，则_ ，若低于 30 ，则_；为控制此温度范围，采取的加热方法为_。(2)加料完毕后，继续保温 30 分钟，目的是_ 。静置后只析出 NaHCO3 晶体的原因是_。用蒸馏水洗涤 NaHCO3 晶体的目的是除去_杂质(用化学式表示) 。(3)过滤所得的母液中含有_( 用化学式表示)，需加入_，并做进一步处理，使 NaCl 溶液循环使用，同时可回收 NH4Cl。14(
11、14 分) 我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，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)沉淀池中发生的化学反应方程式是_。(3)写出上述流程中 X 物质的化学式是 _。(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 4b使 NaHCO3 更多地析出c使 NaHCO3 转化
12、为 Na2CO3，提高析出的 NH4Cl 纯度答 案1选 C 本题中的碱指的是 纯碱 Na2CO3。2选 D 侯氏制碱法的优点有原料易得，NaCl 的利用率高，而且产生的 NH4Cl 可以作肥料。3选 B “氨碱法”将 NH4Cl 和 Ca(OH)2 再反应，使 NH3 循环利用；“联合制碱法”是制得纯碱和副产品氯化铵。4选 A 氨碱法制取 Na2CO3 的原理是，在精制的食 盐水中分别通入 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 3NaHCO3 煅烧得 Na2CO3，由于 KHCO3 溶解度较大，无法从溶液中析出，
13、故无法利用其分解制取 K2CO3。5选 A 化工生产一般都会 产生污染物，要科学地评价纯碱生产技术及其他化工生产技术， 环境保护也需考虑。6选 C 据表中数据可知，随温度的降低，NaHCO 3 的溶解度始终最小，故首先析出的物质应是 NaHCO3。7选 C 观察流程图可知，甲中已通入了足量的 NH3，往甲中通 CO2 的目的是与 NH3反应生成(NH 4)2CO3，从而有利于(NH 4)2SO4 的生成，A 、B 正确；煅烧生成的 CO2 可以通入甲中循环使用，D 正确。8选 C 工业制碱的原理涉及反 应：NaCl NH3CO 2H 2O=NaHCO3NH 4Cl,2NaHCO3 Na2CO3
14、CO 2H 2= = = = = O。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 应关系式及原子守恒，从理论上看每生产 1 mol Na2CO3，需再补充的物质及其物质的量分别是 2 mol NaCl 和 1 mol CO2。9选 B 氧化还原反应是有元素化合价 变化的反应，第 步反应无化合价变化，不是氧化还原反应，A 不正确；该生产中产生 HCl，对设备严重腐 蚀；第步反应生成的 CO 是大气污染物，故 C、D 不正确。10选
15、C 该条件下 NaHCO3 的溶解度不大，因此析出 NaHCO3，析出后 应为 NaHCO3的饱和溶液。11解析：(3)联合制碱法反应的化学方程式为NH3CO 2H 2ONaCl= =NaHCO3NH 4Cl,2NaHCO3 Na2CO3H 2OCO= = = = = 2， 总反应可看作是 2NH3 2NaClCO 2H 2O=Na2CO32NH 4Cl，所以，原子利用率(%) 100% 100%。目 标 产 物 总 质 量反 应 物 总 质 量 mNa2CO3 mNH4ClmNaCl mNH3 mCO2 mH2O答案：(1)2NH 4ClCa(OH) 2 2NH3CaCl 22H 2O= =
16、 = = = (2)NH3CO 2 H2ONaCl(饱和)= =NaHCO3NH 4Cl 2NaHCO3 Na2CO3CO 2H 2O= = = = = (3) 100%mNa2CO3 mNH4ClmNaCl mNH3 mCO2 mH2O12解析：(1)氨气在水溶液中溶解度大，故侯氏制碱法中先向饱和食盐水中通入 NH3，后通入 CO2。(2)由反应原理：饱和食盐水中析出 NaHCO3 沉淀，故同温下 NaCl 的溶解度大于NaHCO3 的溶解度， a9.6。(5)由反应转化关系：NH 3NaCl Na2CO3，当得到 100.0 g 纯碱时，消耗 NH3为1221.887 mol，则 NH3
17、的利用率为100.0 g106 gmol 1100%94.34%。1.887 mol 22.4 Lmol 144.8 L答案：(1)B(2)NH3CO 2 H2ONaCl =NaHCO3NH 4Cl (3)过滤 烧杯、漏斗、玻璃棒(4)NaHCO3、NH 4Cl(NaCl 写与不写均可 ) 结晶(5)94.34%13解析：(1)温度超过 35 ， NH4HCO3 会分解，反 应速率受温度的影响，温度低，反应速率慢，此温度下，用水浴加热较为好控制。(2)反应需要保持一段时间，使其反应充分。NaHCO 3 晶体表面会附着未反应完的NaCl、NH4HCO3 及生成的 NH4Cl 等，需水洗除去。(3
18、)加入盐酸可使 NaHCO3转化为 NaCl，也可使 NH4HCO3转化为 NH4Cl。答案：(1)NH 4HCO3 分解 反应速率降低 水浴加热(2)使反应充分进行 NaHCO 3 的溶解度最小NaCl、NH 4Cl、NH 4HCO3(3)NaHCO3、NaCl、NH 4Cl、NH 4HCO3 HCl14解析：(1)、 (2)两问题为识记性题目。(3)需要在理解原理的基础上作出回答。 (4)原料利用率和基本实验操作的考查。 “循环操作”是提高原料利用率、解决环境污染等问题的关键思想。过滤是初中就要求掌握的基本操作。 (5)本问题是 Cl 的检验， 这是中学常见离子的检验。(6)实际 是平衡理论的具体应用。答案：(1)联合制碱法或侯氏制碱法 制化肥或作电解液等 (其他合理答案均可)(2)NH3CO 2 H2ONaCl =NH4ClNaHCO 3(3)CO2(4) 过滤(5)稀硝酸和硝酸银溶液 (6)ac
