Question

纯碱是一种重要的化工原料。目前制碱工业主要有“氨碱法”和“联合制碱法”两种工艺。请按要求回答问题：
(1)“氨碱法”产生大量CaCl₂废弃物，请写出该工艺中产生CaCl₂的化学方程式：___________________________。
(2)写出“联合制碱法”有关反应的化学方程式：_______________________
(3)CO₂是制碱工业的重要原料，“联合制碱法”与“氨碱法”中CO₂的来源有何不同？_______________________。
(4)绿色化学的重要原则之一是提高反应的原子利用率。根据“联合制碱法”总反应列出计算原子利用率的表达式：原子利用率(%)＝_________________。

Answer 1

(1)2NH₄Cl＋Ca(OH)₂2NH₃↑＋CaCl₂＋2H₂O
(2)NH₃＋CO₂＋H₂O=NH₄HCO₃
NaCl＋NH₄HCO₃=NaHCO₃↓＋NH₄Cl
2NaHCO₃Na₂CO₃＋H₂O↑＋CO₂↑
(3)“联合制碱法”中的CO₂来源于合成氨厂，“氨碱法”中的CO₂来源于煅烧石灰石
(4)×100%＝49.77%

氨碱法的原料：氯化钠、碳酸钙(或二氧化碳)及氨。
工艺流程：CaCO₃ CaO＋CO₂↑CO₂＋NH₃＋H₂O=NH₄HCO₃，
NaCl＋NH₄HCO₃=NaHCO₃↓＋NH₄Cl，2NaHCO₃Na₂CO₃＋H₂O↑＋CO₂↑，
CaO＋H₂O=Ca(OH)₂，
产生CaCl₂的反应：Ca(OH)₂＋2NH₄Cl CaCl₂＋2NH₃↑＋2H₂O，该反应的CaCl₂中的Cl^－来源于NaCl，Ca^2＋来源于CaCO₃，产生无用的CaCl₂，降低了NaCl的利用率。
联合制碱法：NH₃和CO₂来源于合成氨厂
工艺流程：NH₃＋CO₂＋H₂O=NH₄HCO₃，
NaCl＋NH₄HCO₃=NaHCO₃↓＋NH₄Cl，
2NaHCO₃ Na₂CO₃＋H₂O↑＋CO₂↑。

依据总反应：2NaCl＋CO₂＋H₂O＋2NH₃=Na₂CO₃＋2NH₄Cl
可得：原子利用率＝×100%＝49.77%。