Question

14．【化学-化学与技术】
工业上可用食盐和石灰石为主要原料，经不同的方法生成纯碱．请回答下列问题：
（1）卢布兰法是以食盐、石灰石、浓硫酸、焦炭为原料，在高温下进行煅烧，再浸取、结晶而制得纯碱．
①食盐和浓硫酸反应的化学方程式为：NaCl+H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NaHSO₄+HCl↑或2NaCl+H₂SO₄（浓） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂SO₄+2HCl↑．
②硫酸钠和焦炭、石灰石反应的化学方程式为：Na₂SO₄+4C+CaCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaS+Na₂CO₃+4CO或Na₂SO₄+2C+CaCO₃ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaS+Na₂CO₃+2CO₂（已知硫酸钠做氧化剂，生成物中气体只有一种）．
（2）氨碱法的工艺如图2所示，得到的碳酸氢钠经煅烧生成纯碱．
①下面图1中的中间产物C是Ca（OH）₂，（填化学式，下同） D是NH₃；
②装置乙中发生反应的化学方程式为NH₃+CO₂+NaCl+H₂O=NaHCO₃+NH₄Cl；

（3）联合制碱法是对氨碱法的改进，其优点是除了副产物氯化铵可用作化肥外还有提高食盐利用率、副产物氯化铵可用作化肥、可利用合成氨的产物CO₂．
（4）有人认为碳酸氢钾与碳酸氢钠的化学性质相似，故也可用氨碱法以氯化钾和石灰石等为原料制碳酸钾．请结合图2的溶解度（S）随温度变化曲线，分析说明是否可行？不可行； 因为KHCO₃的溶解度较大，且在常温下与KCl溶解度相差小，当温度高于40℃时，由图象可知，降温结晶时会析出较多的KCl，无法大量析出碳酸氢钾．

Answer 1

分析 （1）①98%浓硫酸为高沸点酸，能制取低沸点的酸氯化氢，食盐和浓硫酸反应生成氯化氢和硫酸钠；
②由题目信息可知，硫酸钠与石灰石、焦炭反应生成CaS、Na₂CO₃，根据元素守恒可知，还原C的氧化物CO或CO₂生成；
（2）①碳酸钙加热分解生成CaO与CO₂，故A为CaO，B为CO₂，CaO在熟化桶内与水反应生成氢氧化钙；氢氧化钙与氯化铵在混合池内反应生成氨气与氯化钙；
②氨气与氯化钠溶液混合后，在乙中与二氧化碳发生反应，生成NaHCO₃、NH₄Cl；
（3）能提高原料的利用率，减少废渣的排放，保留了氨碱法的优点，消除了它的缺点，使食盐的利用率提高； NH₄Cl 可做氮肥；可与合成氨厂联合，可利用合成氨的产物CO₂；
（4）不可行．因为KHCO₃和NH₄Cl的溶解度相差不大，当温度高于40℃时，KHCO₃的溶解度大于NH₄Cl，降温结晶时会析出较多的KCl．

解答 解：（1）①利用高沸点酸制备挥发性酸，且HCl极易溶于水，故利用直接使用98%浓硫酸和氯化钠制取氯化氢，反应为：NaCl+H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NaHSO₄+HCl↑或2NaCl+H₂SO₄（浓） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂SO₄+2HCl↑，
故答案为：NaCl+H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NaHSO₄+HCl↑或2NaCl+H₂SO₄（浓） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂SO₄+2HCl↑；
②由题目信息可知，硫酸钠与石灰石、焦炭反应生成CaS、Na₂CO₃，根据元素守恒可知，还原C的氧化物CO或CO₂生成，故反应方程式为：Na₂SO₄+4C+CaCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaS+Na₂CO₃+4CO或Na₂SO₄+2C+CaCO₃ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaS+Na₂CO₃+2CO₂，
故答案为：Na₂SO₄+4C+CaCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaS+Na₂CO₃+4CO或Na₂SO₄+2C+CaCO₃ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaS+Na₂CO₃+2CO₂；
（2）①碳酸钙加热分解生成CaO与CO₂，故A为CaO，B为CO₂，CaO在熟化桶内与水反应生成氢氧化钙，故C为Ca（OH）₂；氢氧化钙与氯化铵在混合池内反应生成氨气与氯化钙，故D为NH₃，
故答案为：Ca（OH）₂；NH₃；
②氨气与氯化钠溶液混合后，在乙中与二氧化碳发生反应，生成NaHCO₃、NH₄Cl，反应方程式为NH₃+CO₂+NaCl+H₂O=NaHCO₃+NH₄Cl，
故答案为：NH₃+CO₂+NaCl+H₂O=NaHCO₃+NH₄Cl；
（3）该方法能提高原料的利用率，减少废渣的排放，保留了氨碱法的优点，消除了它的缺点，使食盐的利用率提高；NH₄Cl 可做氮肥；可与合成氨厂联合，可利用合成氨的产物CO₂，
故答案为：提高食盐利用率、副产物氯化铵可用作化肥、可利用合成氨的产物CO₂；
（4）由溶解曲线图可知KHCO₃和NH₄Cl的溶解度相差不大，当温度高于40℃时，由图象可知，降温结晶时会析出较多的KCl，无法大量析出碳酸氢钾；
故答案为：不可行； 因为KHCO₃的溶解度较大，且在常温下与KCl溶解度相差小，当温度高于40℃时，由图象可知，降温结晶时会析出较多的KCl，无法大量析出碳酸氢钾．

点评 本题考查制碱法的工艺的流程，需要学生细读生产工艺图中各物质的变化进行解答，注意根据物质的主要性质分析工业装置和反应原理，题目难度中等．