Question

【化学--选修2化学与技术】
侯德榜制碱法，也叫联合制碱法，其生产流程可简要表示如下图：

（1）向沉淀池中通入CO₂和氨气时，应先通入

 

．原因是

 

．
（2）沉淀池中发生反应的化学反应方程式是

 

；煅烧炉中发生的化学反应方程是

 

．
（3）向母液中通氨气并加入细小食盐颗粒，冷却析出的副产品是

 

，通入氨气的作用是

 

（填选项）
A．增大NH⁺₄的浓度：使NH₄Cl更多地析出
B．使NaHCO₃更多地析出
C．使NaHCO₃转化为Na₂CO₃，提高析出的NH₄Cl纯度
（4）为提高原料氯化钠的利用率，主要是设计了

 

．（填上述流程中的编号）的循环，物质X是

 

．从沉淀池中分离沉淀的操作是

 

．
（5）CO₂是制碱工业的重要原料，侯德耪制碱法和氨碱法中CO₂的来源有何不同

 

．
（6）产品纯碱中含有碳酸氢钠，可以用加热分解的方法测定产品中纯碱的质量分数，已知样品质量为ag，加热至质量不再改变时称重为bg，则纯碱的质量分数为

 

．

Answer 1

分析：（1）氨气极易溶于水，二氧化碳在水中的溶解度较小；
（2）饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳析出碳酸氢钠晶体；高温下，碳酸氢钠不稳定易分解；
（3）根据反应方程式确定母液中的溶质，根据氨气溶于水后生成氨水，氨水电离成铵根，增大铵根的浓度有利于氯化铵的析出来分析；同时通入氨气使溶液碱性增强，使碳酸氢钠转换为溶解度较大的碳酸钠，可以提高氯化铵的纯度；
（4）循环Ⅰ中的氯化钠有又返回到沉淀池；物质X是二氧化碳；固液分离的方法为过滤；
（5）侯德耪制碱法中CO₂的来源于合成氨工业的废气，氨碱法中CO₂来源于石灰石煅烧；
（6）根据质量守恒定律可知，加热至质量不再改变，反应后生成的二氧化碳和水的质量之和为（a-b）g，据此求出碳酸钠的质量，再用碳酸钠的质量除以样品质量即可；

解答：解：（1）二氧化碳在水中的溶解度较小，氨气极易溶于水，所以应该先通氨气有利于吸收二氧化碳，
故答案为：NH₃；因为CO₂溶解度小，而NH₃易溶于水，先通入NH₃有利于后面CO₂的吸收；
（2）氨气、二氧化碳、水和氯化钠发生反应生成碳酸氢钠和氯化铵，反应方程式为NH₃+H₂O+CO₂+NaCl═NH₄Cl+NaHCO₃↓，
煅烧炉中碳酸氢钠不稳定，在加热条件下能分解生成碳酸钠、水和二氧化碳，反应方程式为2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，
故答案为：NH₃+CO₂+NaCl+H₂O═NaHCO₃↓+NH₄Cl；2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O；
（3）根据NH₃+H₂O+CO₂+NaCl═NH₄Cl+NaHCO₃↓及流程图知，母液中溶质为氯化铵，向母液中通氨气加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通入的氨气和水反应生成一水合氨，一水合氨电离出铵根离子，铵根离子浓度增大有利于析出氯化铵，所以选项A正确；
通入氨气使溶液碱性增强，使碳酸氢钠转换为溶解度较大的碳酸钠，可以提高氯化铵的纯度所以选项C正确，
故答案为：NH₄Cl；AC；
（4）循环Ⅰ是将未反应的氯化钠返回沉淀池中，煅烧碳酸氢钠时生成二氧化碳、二氧化碳能循环利用，所以X是CO₂，从固液混合物中分离出固体的方法为过滤，
故答案为：Ⅰ；CO₂；过滤；
（5）侯德耪制碱法：以食盐、氨和二氧化碳（其中二氧化碳来自合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气）为原料来制取纯碱，氨碱法：以食盐（氯化钠）、石灰石（经煅烧生成生石灰和二氧化碳）、氨气为原料来制取纯碱，两者CO₂的来源不同，
故答案为：前者CO₂是由合成氨厂提供，后者CO₂是由碳酸钙分解得到；
（6）设原混合物中碳酸钠的质量为X，
2NaHCO₃ 

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑     固体减少的质量
168       106   18   44           62
（a-x）g                             （a-b）g
列比例式：

168

a-x

=

62

a-b

   解得X=

84b-53a

31

，所以纯碱的质量分数为：

84b-53a

31a

×100%，
故答案为：

84b-53a

31a

×100%；

点评：本题考查了侯德榜制碱法实验方案的设计，明确碳酸钠、碳酸氢钠、氨气、二氧化碳的性质，掌握工艺流程和反应原理是解题关键，题目难度中等．