Question

［化学——选修2：化学与技术］（14分）

纯碱（化学式为Na₂CO₃）是一种重要的化工原料。现代化工生产有三种工艺：

（一）布兰制碱法。以食盐为原料制碱，该法分三步：

①用氯化钠与硫酸反应制硫酸钠：2NaCl+H₂SO₄=Na₂SO₄+2HCl；

②用焦炭还原硫酸钠得硫化钠：Na₂SO₄+4C=Na₂S+4CO↑

③用硫化钠与石灰石反应制碳酸钠：Na₂S+CaCO₃=Na₂CO₃+CaS

（二）氨碱法即索尔维制碱法。以食盐、氨、二氧化碳为原料，其反应也分三步进行：

①NH₃+CO₂+H₂O=NH₄HCO₃

②NH₄HCO₃+NaCl=NaHCO₃+NH₄Cl

③2NaHCO₃=Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O

（三）候氏制碱法。低温下先向饱和食盐水中通入氨气，再通入二氧化碳可析出碳酸氢钠，再加入细盐末，因同离子效应，低温氯化铵溶解度突然降低，而食盐的溶解度变化不大，所以氯化铵析出而食盐不析出；再用氨饱和后通二氧化碳，结果往返析出NaHCO₃和NH₄Cl。该法生产的纯碱质量优良，纯白如雪。

（1）相比另外两种方法，布兰制碱法工艺的缺点除了成本较高，生成CO和CaS等污染物外还有__________________________和_____________________________(写两点)。

（2）氨碱法工艺的中循环利用的物质是_________(填化学式)；产品的副产物NH₄Cl既可以做氮肥又可以重新生成氨气。写出NH₄Cl与生石灰反应的化学方程式           。

（3）候氏制碱法反应的方程式为____________________________________________。

（4）为什么候氏制碱法工艺中先向饱和食盐水中通入氨气，再通入二氧化碳。理由是__________________________________________________(写一点)。

（5）候氏制碱法产品纯碱中含有碳酸氢钠。如果用加热分解的方法测定纯碱中碳酸氢钠的质量分数，用m₁表示加热前纯碱样品的质量，m₂表示加热后固体的质量。则纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为：___________________________。

Answer 1

（1）生产时需要高温；      硫酸对设备腐蚀严重。(其他合理答案均给分)

（2）CO₂              2NH₄Cl+CaO=2NH₃↑+CaCl₂+H₂O

（3）NaCl+CO₂+NH₃+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl

（4）CO₂在水中的溶解度较小，吸收率低；后通入CO₂保证全部生成NaHCO₃(答出以上任意一点给2分，其他合理答案均给分)

（5）