Question

7．联碱法（候氏制碱法）和氨碱法的生产流程简要表示如图1：

（1）两种方法的沉淀池中均发生的反应化学方程式为NH₃+H₂O+CO₂+NaCl═NH₄Cl+NaHCO₃↓．
（2）若沉淀池含800.00mol NH₃的水溶液质量为54.00kg，向该溶液通入二氧化碳至反应完全，过滤，得到滤液31.20kg，则NH₄HCO₃的产率为92%．
（3）在氨碱法生产过程中氨要循环使用，但不需要补充，在母液中加生石灰前先要加热的原因是防止加石灰水时产生碳酸钙沉淀．
（4）根据联碱法中从滤液中提取氯化铵晶体的过程推测，所得结论正确是bd（选填编号）．
a．常温时氯化铵的溶解度比氯化钠小
b．通入氨气能增大NH₄⁺的浓度，使氯化铵更多析出
c．加入食盐细粉能提高Na⁺的浓度，使NaHCO₃结晶析出
d．通入氨气能使NaHCO₃转化为Na₂CO₃，提高析出的NH₄Cl纯度
（5）联碱法相比于氨碱法，氯化钠利用率从70%提高到90%以上，主要是设计了循环Ⅰ，
联碱法的另一项优点是避免产生大量的含有CaCl₂的溶液，或节省石灰窑、蒸氨塔等设备．
（6）从沉淀池析出的晶体含有NaCl杂质，某同学在测定其NaHCO₃的含量时，称取5.000g试样，配制成100mL溶液，用标准盐酸溶液滴定（用甲基橙做指示剂），测定数据记录如下：

滴定次数	待测液（mL）	0.6000mol/L盐酸溶液的体积（mL）
		初读数	终读数
第一次	20.00	1.00	21.00
第二次	20.00	如右图Ⅰ	如右图Ⅱ

①第二次滴定，从图2-Ⅰ图2-Ⅱ显示消耗的盐酸溶液体积为20.20ml．
②该实验测定NaHCO₃含量的计算式为ω（NaHCO₃）=10.1%．
③该同学测定结果有一定的误差，产生该误差的原因可能是cd（选填编号）．
a．待测液中加入甲基橙作指示剂，用标准酸液滴定至变橙色
b．锥形瓶用蒸馏水洗涤后，直接加入待测溶液进行滴定
c．滴定管用蒸馏水洗涤后，直接注入标准酸液进行滴定
d．滴定管用蒸馏水洗涤后，直接注入待测液，取20.00mL进行滴定．

Answer 1

分析 （1）饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳析出碳酸氢钠晶体；
（2）根据碳原子守恒计算理论上m（NH₄HCO₃），根据题意计算实际m（NH₄HCO₃），从而计算其产率；
（3）根据碳酸氢钠能和石灰水反应进行分析；
（4）向母液中通氨气作用有增大NH₄⁺的浓度，使NH₄Cl更多地析出和使NaHCO₃转化为Na₂CO₃，提高析出的NH₄Cl纯度；加入食盐细粉目的是提高Cl^-的浓度，使氯化氨析出；
（5）与氨碱法比较，联合制碱法优点是提高了原料的原子利用率，避免产生大量的含有CaCl₂的溶液，节省石灰窑、蒸氨塔等设备；
（6）①依据滴定管正确读数方法解答；
②计算两次消耗盐酸的平均值，计算消耗盐酸的物质的量，依据方程式：HCl+NaHCO₃=NaCl+H₂O+CO₂↑，然后计算碳酸氢钠的物质的量和质量，计算其质量分数；
③a．待测液中加入甲基橙作指示剂，用标准酸液滴定至变橙色，刚好达到终点，没有误差；
b．锥形瓶用蒸馏水洗涤后，直接加入待测溶液进行滴定，没有误差；
c．滴定管用蒸馏水洗涤后，直接注入标准酸液进行滴定，相当于将标准酸液稀释；
d．滴定管用蒸馏水洗涤后，直接注入待测液，取20.00mL进行滴定，相当于将待测液稀释．

解答 解：（1）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↓，故答案为：NH₃+CO₂+NaCl+H₂O═NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（2）由反应方程式：NH₃+CO₂+NaCl+H₂O═NaHCO₃↓+NH₄Cl，该氨水完全反应需通入800.00molCO₂，过滤得到m（NH₄HCO₃）=54000g+800mol×44g•mol^-1-31200g=58000g，根据碳原子守恒，理论上应得到m（NH₄HCO₃）=800mol×79g•mol^-1=63200g，则NH₄HCO₃的产率为$\frac{58000g}{63200g}$×100%=92%，故答案为：92；
（3）由于滤液中还含有一定量的碳酸氢钠，故此加石灰水前先加热，是为防止加石灰水时产生碳酸钙沉淀，故答案为：防止加石灰水时产生碳酸钙沉淀；
（4）a．常温时氯化铵的溶解度比氯化钠大，故a错误；
b．通氨气作用有增大NH₄⁺的浓度，使NH₄Cl更多地析出和使NaHCO₃转化为Na₂CO₃，提高析出的NH₄Cl纯度，故b正确；
c．加入食盐细粉目的是提高Cl^-的浓度，促进氯化铵结晶析出，故c错误；
d．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，故d正确；
故选bd；
（5）联合制碱法的主要原理是：①向浓氨水中通入足量的CO₂后，氨气、水和CO₂发生化合反应而生成NH₄HCO₃溶液；②然后加入食盐细粒充分搅拌，生成的碳酸氢钠和氯化铵；③将析出的碳酸氢钠加热得碳酸钠、二氧化碳和水，相对于氨碱法制碱，即向过滤后的滤液中加熟石灰以回收氨，使之循环使用能够避免产生大量的含有CaCl₂的溶液，或节省石灰窑、蒸氨塔等设备，
故答案为：避免产生大量的含有CaCl₂的溶液，或节省石灰窑、蒸氨塔等设备；
（6）①滴定管能读数到0.01ml，所以根据滴定管中液面的位置可知，初始读数是2.40ml，最终读数是22.60ml，所以实际消耗盐酸的体积是22.60ml-2.40ml=20.20ml，故答案为：20.20ml；
②第一次消耗盐酸的体积是21.00ml-1.00ml=20.00ml，所以两次消耗盐酸的平均值是（20.20ml+20.00ml）÷2=20.10ml，所以消耗盐酸的物质的量是0.0201L×0.6000mol/L．根据方程式HCl+NaHCO3=NaCl+H2O+CO2↑可知，碳酸氢钠的物质的量是0.0201L×0.6000mol/L，质量是0.0201L×0.6000mol/L×84g/mol，所以碳酸氢钠的纯度是：$\frac{0.0201L×0.06000mol/L×84g/mol×\frac{100ml}{20ml}}{5.000g}$×100%=10.1%；
故答案为：10.1%；
③a．待测液中加入甲基橙作指示剂，用标准酸液滴定至变橙色，刚好达到终点，没有误差，故不选；
b．锥形瓶用蒸馏水洗涤后，直接加入待测溶液进行滴定，没有误差，故不选；
c．滴定管用蒸馏水洗涤后，直接注入标准酸液进行滴定，相当于将标准酸液稀释，导致结果偏大，故选；
d．滴定管用蒸馏水洗涤后，直接注入待测液，取20.00mL进行滴定，相当于将待测液稀释，导致结果偏小，故选；
故选：cd．

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，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．