题目内容

1.氨碱法和侯氏制碱法的生产流程图可用如图表示,试回答下列问题.

(1)请把图中的数字用具体的化学式表示:①CO2、②CO2、③NH3、④NH4Cl.
(2)“氨碱法”产生大量的CaCl2废弃物,请写出该工艺中产生CaCl2的化学方程式:2NH4Cl+Ca(OH)2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH3↑+CaCl2+2H2O;“侯氏制碱法”中,在母液中通入③的目的是增大NH4+的浓度,有利于NH4Cl晶体析出.
(3)CO2是制碱工业的重要原料,“侯氏制碱法”与“氨碱法”中CO2的来源有何不同:“氨碱法”CO2来源于石灰石煅烧,“侯氏制碱法”CO2来源于合成氨工业的废气.
(4)取“侯氏制碱法”生产的纯碱样品(设其中的杂质不与盐酸反应)11.0g配成250.00mL溶液,取25.00mL溶液用1.00mol.L-1的标准盐酸滴定,用酚酞作指示剂,三次滴定消耗盐酸的平均量为10.00mL.请计算纯碱样品的纯度96.4%.

分析 (1)氨碱法中煅烧碳酸钙生成二氧化碳;侯氏制碱法中,向饱和食盐水中先通入氨气,再通入二氧化碳,反应生成碳酸氢钠和氯化铵,过滤碳酸氢钠晶体后,母液中含有氯化铵,在母液中加入氯化钠冷却得到氯化铵晶体;
(2)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,工艺中产生大量CaCl2的化学方程式为:2NH4Cl+Ca(OH)2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH3↑+CaCl2+2H2O;“侯氏制碱法”中,在母液中通入氨气可以增大溶液中铵根离子的浓度;
(3)联合制碱法中CO2来源于石灰石煅烧,氨碱法中CO2的来源于合成氨工业的废气;
(4)用酚酞作指示剂滴定时,发生的反应为Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl,根据消耗的盐酸求出反应的碳酸钠的物质的量和质量,再求出纯碱的质量分数.

解答 解:(1)氨碱法中煅烧碳酸钙生成二氧化碳,所以①为CO2;侯氏制碱法中,向饱和食盐水中先通入氨气,再通入二氧化碳,反应生成碳酸氢钠和氯化铵,过滤碳酸氢钠晶体后,母液中含有氯化铵,在母液中加入氯化钠冷却得到氯化铵晶体,所以侯氏制碱法流程图中:①CO2、②CO2、③NH3、④NH4Cl;
故答案为:CO2;CO2;NH3;NH4Cl;
(2)氨碱法工艺中产生大量CaCl2是由氯化铵和消石灰在加热条件下反应后生成氨气和氯化钙的反应,反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH3↑+CaCl2+2H2O;“侯氏制碱法”中,在母液中含有氯化铵,在母液中通入氨气可以增大溶液中铵根离子的浓度,使NH4Cl以晶体的形式析出;
故答案为:2NH4Cl+Ca(OH)2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH3↑+CaCl2+2H2O;增大NH4+的浓度,有利于NH4Cl晶体析出;
(3)CO2是制碱工业的重要原料,联合制碱法中CO2来源于合成氨工业的废气,氨碱法中CO2的来源于石灰石煅烧,石灰石主要成分是碳酸钙,碳酸钙在高温下分解生成二氧化碳和氧化钙;
故答案为:“氨碱法”CO2来源于石灰石煅烧,“侯氏制碱法”CO2来源于合成氨工业的废气;
(4)用酚酞作指示剂滴定时,发生的反应为Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl,
则n(Na2CO3)=0.1000mol/L×0.025L×$\frac{250mL}{25mL}$=0.1mol,
m(Na2CO3)=nM=0.1mol×106g/mol=10.6g,
样品中纯碱的质量分数:$\frac{10.6g}{11g}$×100%=96.4%;
故答案为:96.4%.

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,题目难度中等,明确发生反应原理为解答关键,注意掌握氨碱法和侯氏制碱法的原理、设备等知识,试题培养了学生的灵活应用能力.

练习册系列答案
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13.已知NaHCO3低温时溶解度小,侯德榜制碱的方法是:向氨化的饱和食盐水中通入过量的二氧化碳,即有晶体析出,经过滤、洗涤、焙烧得纯碱.此过程可以表示为:
①NaCl (饱和)+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl(此反应是放热反应)
②2NaHCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2CO3+CO2↑+H2O
现某化学小组根据上述原理在实验室中模拟制碱过程,图1C装置是溶有氨和NaCl的溶液,且二者均达到了饱和.

(1)制CO2时为了使反应随开随用,随关随停,上图A方框内应选用以下③装置(填序号).简述该装置能随关随停的理由关闭弹簧夹后反应生成的气体使上部压强增大,到达一定程度后可把反应液压回漏斗,使固液分离从而停止反应.
(2)为使实验能够进行,在B方框内内应选用图2中的⑤装置(填写序号),该装置内应装入的试剂是饱和碳酸氢钠溶液.

(3)该小组同学按正确的方法连接装置,检验气密性合格后进行实验,发现析出的晶体非常少,在老师的指导下,他们对某个装置进行了改进,达到了实验目的.你认为他们的改进方法是将C装置浸泡在一个盛有冰水混合物的水槽里(或大烧杯中).
(4)若所用饱和食盐水中含有NaCl的质量为5.85g,实验后得到干燥的NaHCO3晶体的质量为5.46g,假设第二步分解时没有损失,则Na2CO3的产率为65%(产率为实际产量占理论产量的百分比).

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