Question

索尔维制碱法距今已有140多年的历史，为当时世界各国所采用，后被中国的侯氏制碱法取代．索尔维法的生产流程如下所示：

索尔维法能实现连续生产，但食盐的利用率只有70%，且副产品CaCl₂没有合适的用途，会污染环境．
1940年我国化学家侯德榜先生经过多次试验，弥补了索尔维法的技术缺陷，加以改进，食盐利用率高达96%，得到了纯碱和氯化铵两种产品，被称为“侯氏制碱法”．此方法的基本原理如下：
①向30～50℃的饱和食盐水中，先通入氨气至饱和，再通入CO₂，从而得到碳酸氢钠沉淀．
②过滤，将滤渣加热而得产品．
③向滤液中加入细食盐末，调节温度为10～15℃，使NH₄Cl沉淀，过滤，滤渣为NH₄Cl产品，滤液为饱和食盐水．
请回答下列问题：
（1）写出向含氨气的饱和NaCl溶液中通入CO₂ 时发生反应的两个化学方程式：______．
（2）不能向饱和NaCl溶液中通入CO₂ 制NaHCO₃的原因是______；也不能采用先向饱和NaCl溶液中通入CO₂，再通入NH₃的方法制NaHC0₃ 的原因是______．
（3）写出在索尔维法生产过程中，生成CaCl₂ 的化学反应方程式为______．
（4）在侯氏制碱法中，______（填物质名称）可以循环利用．
（5）侯氏制碱法与索尔维法相比，其优点是______（任写一条即可）．

Answer 1

【答案】分析：（1）在饱和NaCl溶液中通入足量氨气以后再通入CO₂时，先生成NH₄HCO₃，进而生成NaHCO₃；
（2）H₂CO₃酸性比盐酸弱，CO₂与NaCl不反应且CO₂在NaCl溶液中溶解度较小；
（3）在索尔维法生产过程中，氢氧化钙和铵盐反应生成氨气，同时生成氯化钙；
（4）将滤渣加热可生成二氧化碳，过滤后得到滤液为饱和食盐水，都可循环利用；
（5）分析比较两种制备流程，结合反应生成产物比较异同，从副产物的主要作用和原料利用等分析比较．
解答：解：（1）在饱和NaCl溶液中通入足量氨气以后再通入CO₂时，则发生以下反应：NH₃+CO₂+H₂O=NH₄HCO₃；NH₄HCO₃+NaCl=NH₄Cl+NaHCO₃↓，其中NaHCO₃溶解度最小，故有NaHCO₃的晶体析出，
故答案为：NH₃+CO₂+H₂O=NH₄HCO₃、NH₄HCO₃+NaCl=NH₄Cl+NaHCO₃↓；
（2）H₂CO₃酸性比盐酸弱，CO₂与NaCl不反应，则不能向饱和NaCl溶液中通入CO₂ 制NaHCO₃；
另CO₂在NaCl溶液中溶解度较小，生成NaHCO₃太少不会结晶析出，所以也不能采用先向饱和NaCl溶液中通入CO₂，再通入NH₃的方法制NaHC0₃ ，
故答案为：H₂CO₃酸性比盐酸弱，CO₂与NaCl不反应；CO₂在NaCl溶液中溶解度较小，生成NaHCO₃太少不会结晶析出；
（3）在索尔维法生产过程中，氢氧化钙和铵盐反应生成氨气，同时生成氯化钙，反应的方程式为2NH₄Cl+Ca（OH）₂=CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，
故答案为：2NH₄Cl+Ca（OH）₂=CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
（4）将滤渣加热可生成二氧化碳，过滤后得到滤液为饱和食盐水，都可循环利用，
故答案为：二氧化碳和饱和食盐水；
（5）索尔维法缺点：大量CaCl₂用途不大，NaCl利用率只有70%，约有30%的NaCl留在母液中．
侯氏制碱法的优点：把合成氨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，减少了对环境的污染，降低了纯碱的成本．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到96%；NH₄Cl可做氮肥；可与合成氨厂联合，使合成氨的原料气CO转化成CO₂，减少无用的氯化钙生成，
故答案为：使NH₄Cl析出，可做氮肥；减少无用的CaCl₂生成，原料NaCl充分利用．
点评：本题考查了纯碱工业制备原理分析比较，反应实质的应用，试剂的作用，理解生产原理和过程的实质是解答的关键，题目难度中等．