Question

18．1862年比利时化学家索尔维以NaCl、CO₂、NH₃、H₂O为主要原料，制得纯净碳酸钠，称之为索尔维制碱法．
索尔维制碱法的主要操作程序是：①在饱和食盐水中通入氨气氨化后，再通入二氧化碳，析出碳酸氢钠晶体；
②将碳酸氢钠固体在250℃焙烧以制得碳酸钠，生成的二氧化碳可循环使用；
③在分离出碳酸氢钠固体的母液里，加入生石灰加入，使氨逸出，并循环使用．
阅读以上材料，回答以下各问：
（1）饱和食盐水要先氨化后，再通入二氧化碳，在这个生成NaHCO₃过程中，发生的两步化学方程式是CO₂+NH₃+H₂O=NH₄HCO₃、NH₄HCO₃+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl．
（2）在析出NaHCO₃晶体的母液中，加入生石灰并加热时，发生反应的化学方程式是CaO+H₂O=Ca（OH）₂、NaHCO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+NaOH+H₂O、2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O．
（3）把NaHCO₃变为Na₂CO₃的化学方程式是2NaHCO₃$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．
（4）我国化学家侯德榜提出了将索尔维制碱与合成氨联合生产，创立了全新的现代制碱工艺，被世界化学界称为侯氏制碱法．
侯氏制碱法的主要特点是：用合成氨厂生产的NH₃及CO₂为原料，在析出NaHCO₃晶体的母液里，加入食盐，使氯化铵晶体析出，饱和食盐水循环使用．
阅读以上材料，简析侯氏制碱法的优点：使NH₄Cl析出，可做氮肥；减少无用的CaCl₂生成，原料NaCl充分利用．

Answer 1

分析 （1）氨气溶液水生成一水合氨，二氧化碳与一水合氨反应生成碳酸氢铵，氯化钠与碳酸氢铵反应生成氯化铵和碳酸氢钠；
（2）析出小苏打的母液中含有氯化铵，加入生石灰后，生石灰与水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙与氯化铵反应生成氨气；
（3）碳酸氢钠不稳定，受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳；
（4）分析比较两种制备流程，结合反应生成产物比较异同，从副产物的主要作用和原料利用等分析比较．

解答 解：（1）氨化的饱和NaCI溶液中通过入CO₂，反应生成碳酸氢钠和氯化铵，方程式为：CO₂+NH₃+H₂O=NH₄HCO₃ NH₄HCO₃+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
故答案为：CO₂+NH₃+H₂O=NH₄HCO₃、NH₄HCO₃+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（2）析出小苏打的母液中含有氯化铵和碳酸氢钠，加入生石灰后，生石灰与水反应生成氢氧化钙，碳酸氢钠溶液与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀，氢氧化钙与氯化铵反应生成氨气，发生的化学方程式为：CaO+H₂O=Ca（OH）₂、NaHCO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+NaOH+H₂O、2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
故答案为：CaO+H₂O=Ca（OH）₂、NaHCO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+NaOH+H₂O、2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
（3）碳酸氢钠受热分解的化学方程式为2NaHCO₃$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，故答案为：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
（4）索尔维法缺点：大量CaCl₂用途不大，NaCl利用率只有70%，约有30%的NaCl留在母液中；
侯氏制碱法的优点：把合成氨和纯碱两种产品联合生产，提高了食盐利用率，缩短了生产流程，减少了对环境的污染，降低了纯碱的成本．保留了氨碱法的优点，消除了它的缺点，使食盐的利用率提高到96%；NH₄Cl可做氮肥；可与合成氨厂联合，使合成氨的原料气CO转化成CO₂，减少无用的氯化钙生成；
故答案为：使NH₄Cl析出，可做氮肥；减少无用的CaCl₂生成，原料NaCl充分利用．

点评 本题考查了纯碱的制备原理分析比较，明确物质的性质和生产原理是解题关键，题目难度中等．