Question

技术的发展与创新永无止境，我国化工专家侯德榜改革国外路布兰、索尔维的纯碱生产工艺，使生产纯碱的成本明显降低．生产流程可简要表示如下图：

（1）向沉淀池中要通入CO₂和氨气，应先通入

 

（填化学式）．
（2）沉淀池中发生反应的化学方程式

 

，煅烧炉中发生反应的化学方程式是

 

．
（3）向母液中通氨气后再加入细小食盐颗粒，冷却析出的副产品是

 

，加入细小食盐颗粒的作用是

 

．
（4）写出路布兰制碱法的反应原理中属于氧化还原反应的化学方程式

 

，该法与侯德榜制碱法相比的缺点是

 

（写出两点即可）
（5）候氏制碱法制得的纯碱中含有碳酸氢钠杂质．现用沉淀法测定纯碱的纯度，取m₁g样品，加水溶解，再加过量的CaCl₂溶液，充分反应后，过滤、洗涤、干燥后称得沉淀的质量为m₂g．则此样品中的纯度表达式为：

 

．

Answer 1

考点：氯碱工业

专题：

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，煅烧碳酸氢钠分解生成碳酸钠、二氧化碳气体和水；
（3）根据反应方程式确定母液中的溶质，食盐中含有氯离子，加入食盐有利于氯化铵析出；
（4）碳的产物是二氧化碳，据此书写；依据化学方程式中物质的定量关系分别计算得到所求各量；布兰制碱法与其它两种制碱法工艺相比生产时需要高温消耗能源，需硫酸，硫酸具有腐蚀性，中间产物为CaS，废弃物长期堆积臭气四溢；
（5）此反应的原理为：碳酸钠与氯化钙反应生成碳酸钙沉淀．

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；
（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↓，碳酸氢钠分解生成碳酸钠、二氧化碳、水，化学方程式为：2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，故答案为：NH₃+H₂O+CO₂+NaCl═NH₄Cl+NaHCO₃↓；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，故向母液中通氨气后再加入细小食盐颗粒，冷却析出的副产品是：NH₄Cl，食盐中含有氯离子，加入食盐有利于氯化铵析出，故答案为：NH₄Cl；增大Cl^-浓度，使NH₄Cl更多析出；                        
（4）碳被氧化生成二氧化碳，此时所发生的反应的化学方程式：Na₂SO₄+2C

高温  .

Na₂S+2CO₂↑，布兰制碱法用氯化钠与硫酸反应制硫酸钠，用焦炭还原硫酸钠得硫化钠，用硫化钠与石灰石反应制碳酸钠，原料需硫酸，硫酸具有腐蚀性，硫酸对设备腐蚀严重，生产时需要高温消耗能源成本较高，中间产物为CaS，废弃物长期堆积臭气四溢，故答案为：Na₂SO₄+2C

高温  .

Na₂S+2CO₂↑；生产时需要高温、硫酸对设备腐蚀严重、CaS废弃物长期堆积臭气四溢、成本较高；
（5）此时发生的反应为：Na₂CO₃+CaCl₂=CaCO₃+2NaCl
                       106         100
                        x          m₂
 解x=

106m2

100

，故纯碱的纯度为：

106m2 100

m1

×100%=

106m2

m1

%，故答案为：

106m2

m1

%．

点评：本题主要考查了实验方案的设计，明确物质的性质是解本题关键，了解制备原理，知道常见物质分离的方法，难度中等．