Question

8．工业制纯碱广泛采用的两种生产流程可以用以下示意图简要表示．完成下列填空：

（1）用甲流程生产纯碱的方法称为联合制碱法．
（2）沉淀池中发生反应的化学方程式为NaCl+NH₃+CO₂+H₂O═NaHCO₃↓+NH₄Cl．
（3）T是NH₄Cl； W中除Ca（OH）₂外，溶质的主要成分是CaCl₂（均填化学式）．
（4）甲流程中设计循环I的目的是提高食盐的利用率；乙流程中设计循环I的目的是提高氨气的利用率．
（5）在乙流程中，若通入NH₃44.8L（已折合成标准状况下）可以得到纯碱100.0g，则NH₃的利用率为94.3%．
（6）若制碱厂欲利用产生的氯化钙废液制取硝酸钙（Ca（NO₃）₂•4H₂O），设计一个经济可行的方案，用流程图表示．

Answer 1

分析 （1）依据甲流程生产纯碱的方法称联合制碱法；
（2）甲流程中沉淀池中发生的反应是氨气、二氧化碳、水、氯化钠反应生成碳酸氢钠晶体和氯化铵；
（3）依据两个过程中的物质发生的反应分析，甲流程母液主要是氯化铵、碳酸钠、碳酸氢钠、氯化钠；乙流程排出液中的溶质除了氢氧化钙外，还有氢氧化钙和氯化铵反应生成的氯化钙、氨气；
（4）甲流程生产流程图中循环Ⅰ是将母液中氯化钠再次循环利用；乙流程氨碱法的生产流程中循环Ⅰ是氧化钙和水反应生成氢氧化钙与铵盐反应生成的氨气；
（5）依据乙流程中反应的化学方程式计算，根据反应生成碳酸钠的质量计算实际消耗氨气的物质的量，得到氨气的利用率；
（6）根据要制取硝酸钙（Ca（NO₃）₂•4H₂O），则需得到Ca（NO₃）₂溶液即用硝酸与碳酸钙反应制得，所以首先应得到碳酸钙沉淀，据此分析．

解答 解：（1）依据甲流程生产纯碱的方法称联合制碱法，故答案为：联合制碱；
（2）甲流程中沉淀池中发生的反应是氨气、二氧化碳、水、氯化钠反应生成碳酸氢钠晶体和氯化铵，发生反应的化学方程式为NaCl+NH₃+CO₂+H₂O═NaHCO₃↓+NH₄Cl，故答案为：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O═NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（3）依据两个过程中的物质发生的反应分析，甲流程母液主要是氯化铵、氯化钠，经过循环Ⅰ后，再加入食盐再冷却至10℃以下，过滤得到T是NH₄Cl；乙流程排出液中的溶质除了氢氧化钙外，还有氢氧化钙和氯化铵反应生成的氯化钙、氨气，其中氨气循环利用，所以W中除Ca（OH）₂外，溶质的主要成分是CaCl₂，故答案为：NH₄Cl；CaCl₂；
（4）甲流程生产流程图中循环Ⅰ是将母液中氯化钠再次循环利用，所以甲流程中设计循环I的目的是提高食盐的利用率；乙流程氨碱法的生产流程中循环Ⅰ是氧化钙和水反应生成氢氧化钙与铵盐反应生成的氨气，所以乙流程中设计循环I的目的是提高氨气的利用率，故答案为：提高食盐的利用率；提高氨气的利用率；
（5）在乙流程中发生的反应为：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O═NaHCO₃↓+NH₄Cl；2NaHCO₃═Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；每当通入NH₃ 44.8L（已折合成标准状况下）物质的量为2mol；又生产过程中得到纯碱100.0g，物质的量为$\frac{100g}{106g/mol}$=$\frac{50}{53}$mol，则需要氨气的物质的量为$\frac{50}{53}$×2=$\frac{100}{53}$mol；则NH₃的利用率=$\frac{\frac{100}{53}}{2}$×100%=94.3%；
故答案为：94.3%；
（6）首先向氯化钙废液中加入足量的碳酸钠固体过滤得到碳酸钙沉淀，然后向沉淀中滴加入稀硝酸直到沉淀刚好溶解为止，最后将溶液蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥得到Ca（NO₃）₂•4H₂O晶体，流程图表示为氯化钙废液$\stackrel{Na_{2}CO_{3}}{→}$$\stackrel{过滤}{→}$CaCO₃沉淀$\stackrel{HNO_{3}}{→}$Ca（NO₃）₂溶液$\stackrel{蒸发浓缩}{→}$$\stackrel{冷却结晶}{→}$$\stackrel{过滤}{→}$$\stackrel{洗涤}{→}$$\stackrel{干燥}{→}$Ca（NO₃）₂•4H₂O晶体，故答案为：CaCl₂废液$\stackrel{Na_{2}CO_{3}}{→}$$\stackrel{过滤}{→}$CaCO₃沉淀$\stackrel{HNO_{3}}{→}$Ca（NO₃）₂溶液$\stackrel{蒸发浓缩}{→}$$\stackrel{冷却结晶}{→}$$\stackrel{过滤}{→}$$\stackrel{洗涤}{→}$$\stackrel{干燥}{→}$Ca（NO₃）₂•4H₂O晶体．

点评 本题考查了联碱法和氨碱法生产流程的原理比较和物质分析判断，纯碱制备的条件应用和服产物的提纯析出，反应过程中反应的原理分析和物质来源是解题的关键，题目难度中等．