Question

18．纯碱一直以来都是工业生产的重要原料，很长一段时间来纯碱的制法都被欧美国家所垄断．上个世纪初我国著名的工业化学家侯德榜先生，经过数年的反复研究终于发明了优于欧美制碱技术的联合制碱法（又称侯氏制碱法）．并在天津建造了我国独立研发的第一家制碱厂．其制碱原理的流程如图所示：

（1）侯德榜选择天津作为制碱厂的厂址有何便利条件（举二例说明）原料丰富、运输方便．
（2）侯氏制碱法的最终产物是（化学式）Na₂CO₃；其在水溶液中显著的实质是（离子方程式）：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-．
（3）合成氨工厂需要向制碱厂提供两种原料气体，它们分别是：CO₂、NH₃．这两种气体在使用过程中是否需要考虑添加的顺序？是（填“是”或“否”），原因是氨气在水中的溶解度大，先通氨气后通二氧化碳产生碳酸氢铵多，有利于碳酸氢钠的析出．
（4）在沉淀池中发生的反应的化学方程式是NH₄HCO₃+NaCl═NaHCO₃↓+NH₄Cl．
（5）使原料水中溶质的利用率从70%提高到90%以上，主要是设计了循环Ⅰ（填上述流程中的编号）的循环．从母液中可以提取的副产品的应用是做肥料（举一例）．

Answer 1

分析 合成氨工厂需要向制碱厂提供两种原料气体，它们分别是二氧化碳和氨气；二氧化碳在水溶液中溶解度小，生成碳酸氢钠少，不能析出晶体，而氨气在水中的溶解度大，先通氨气后通二氧化碳产生碳酸氢铵多，有利于碳酸氢钠的析出，氨化的饱和氯化钠溶液中通入过量二氧化碳，发生反应二氧化碳和氨水反应生成碳酸氢铵，碳酸氢铵和氯化钠反应，由于碳酸氢钠溶解度小，所以先生成碳酸氢钠晶体析出，母液中氯化钠和碳酸氢钠分解生成的二氧化碳可以循环使用，碳酸氢钠分解生成碳酸钠，
（1）而制碱的原料之一NaCl，在海水中含量丰富．
（2）侯氏制碱法的最终产物是碳酸钠，碳酸钠在水溶液中显碱性，是因为CO₃^2-水解．
（3）合成氨工厂需要向制碱厂提供两种原料气体，它们分别是二氧化碳和氨气；二氧化碳在水溶液中溶解度小，生成碳酸氢钠少，不能析出晶体，而氨气在水中的溶解度大，先通氨气后通二氧化碳产生碳酸氢铵多，有利于碳酸氢钠的析出．
（4）氨化的饱和氯化钠溶液中通入过量二氧化碳，发生反应二氧化碳和氨水反应生成碳酸氢铵，碳酸氢铵和氯化钠反应，由于碳酸氢钠溶解度小，所以先生成碳酸氢钠晶体析出，反应方程式为NaCl+CO₂+NH₃+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl．
（5）碳酸氢钠能溶于水，析出晶体后的溶液中还含有较多碳酸氢钠，所以要循环利用，从母液中有NH₄Cl可以做肥料．

解答 解：（1）天津位于沿海地区交通发达，而制碱的原料之一NaCl，在海水中含量丰富，
故答案为：原料丰富；运输方便；
（2）侯氏制碱法的最终产物是碳酸钠，酸钠在水溶液中显碱性，是因为CO₃^2-水解，CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，故答案为：Na₂CO₃ ；CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；
（3）合成氨工厂需要向制碱厂提供两种原料气体，它们分别是二氧化碳和氨气；二氧化碳在水溶液中溶解度小，生成碳酸氢钠少，不能析出晶体，而氨气在水中的溶解度大，先通氨气后通二氧化碳产生碳酸氢铵多，有利于碳酸氢钠的析出；
故答案为：CO₂；NH₃；是；氨气在水中的溶解度大，先通氨气后通二氧化碳产生碳酸氢铵多，有利于碳酸氢钠的析出；
（4）氨化的饱和氯化钠溶液中通入过量二氧化碳，发生反应二氧化碳和氨水反应生成碳酸氢铵，碳酸氢铵和氯化钠反应，由于碳酸氢钠溶解度小，所以先生成碳酸氢钠晶体析出，反应方程式为：NH₄HCO₃+NaCl═NaHCO₃↓+NH₄Cl，
故答案为：NH₄HCO₃+NaCl═NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（5）碳酸氢钠能溶于水，析出晶体后的溶液中还含有较多碳酸氢钠，所以要循环利用，从母液中有NH₄Cl可以做肥料，
故答案为：循环Ⅰ；做肥料．

点评 本题考查了纯碱工业制备原理，反应实质的应用，试剂的作用，理解生产原理和过程的实质是解答的关键，题目难度中等．