题目内容
纯碱（化学式为Na2CO3）是一种重要的化工原料。现代化工生产有三种工艺：
一、布兰制碱法。以食盐为原料制碱，该法分三步：
①用氯化钠与硫酸反应制硫酸钠：2NaCl+H2SO4=Na2SO4+2HCl；
②用焦炭还原硫酸钠得硫化钠：Na2SO4+4C=Na2S+4CO↑
③用硫化钠与石灰石反应制碳酸钠：Na2S+CaCO3=Na2CO3+CaS
二、氨碱法即索尔维制碱法。以食盐、氨、二氧化碳为原料，其反应也分三步进行：
①NH3+CO2+H2O=NH4HCO3
②NH4HCO3+NaCl=NaHCO3+NH4Cl
③2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O
三、候氏制碱法。低温下先向饱和食盐水中通入氨气，再通入二氧化碳可析出碳酸氢钠，再加入细盐末，因同离子效应，低温氯化铵溶解度突然降低，而食盐的溶解度变化不大，所以氯化铵析出而食盐不析出；再用氨饱和后通二氧化碳，结果往返析出NaHCO3和NH4Cl。该法生产的纯碱质量优良，纯白如雪。
（1）通过三种方法的比较，布兰制碱法工艺的缺点有 (写两点)。
（2）氨碱法工艺的中循环利用的物质是 (填化学式)；产品的副产物NH4Cl既可以做氮肥又可以重新生成氨气。写出NH4Cl与生石灰反应的化学方程式 。
（3）候氏制碱法反应的方程式为 。
（4）为什么候氏制碱法工艺中先向饱和食盐水中通入氨气，再通入二氧化碳。理由是 (写两点)。
（5）候氏制碱法产品纯碱中含有碳酸氢钠。如果用加热分解的方法测定纯碱中碳酸氢钠的质量分数，用m1表示加热前纯碱样品的质量，m2表示加热后固体的质量。则纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为： 。
（1）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。(4分，答出以上任意两点各2分，其他合理答案均给分)
（2）CO2(1分) 2NH4Cl+CaO
2NH3↑+CaCl2+H2O(2分)
（3）NaCl+CO2+NH3+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl(2分)
（4）CO2在水中的溶解度较小，吸收率低；后通入CO2保证全部生成NaHCO3(4分，答出以上任意两点各2分，其他合理答案均给分)
（5）
(2分)
解析试题分析：（1）布兰制碱法工艺的缺点有焦炭还原硫酸钠时需要高温；硫酸对设备腐蚀严重；CaS废弃物长期堆积臭气四溢；成本较高等；
（2）从化学方程式中得出氨碱法工艺的中循环利用的物质是CO2；氯化铵与生石灰反应生成氨气、氯化钙、水，化学方程式为2NH4Cl+CaO 2NH3↑+CaCl2+H2O；
（3）候氏制碱法的原理是向饱和食盐水中通入氨气，再通入二氧化碳可析出碳酸氢钠，所以化学方程式为NaCl+CO2+NH3+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl ；
（4）因为二氧化碳在水中的溶解度较小，不易生成碳酸氢钠，所以先通入氨气，使溶液呈碱性，再通入二氧化碳可增大二氧化碳的吸收量从而生产碳酸氢钠；
（5）碳酸氢钠受热易分解，生成碳酸钠、水和二氧化碳，最终该固体为碳酸钠，所以质量减轻（m1-m2）g，每消耗168g碳酸氢钠，固体质量减轻62g，所以固体中碳酸氢钠的质量是168（m1-m2）/62g,所以样品中碳酸氢钠的质量分数是168（m1-m2）/62/m=。
考点：考查工业制纯碱的方法，化学方程式的书写，质量分数的计算，对工艺的分析
10℃时加热NaHCO3饱和溶液，测得该溶液的pH发生如下变化：
| 温度（℃） | 10 | 20 | 30 | 加热煮沸后冷却到50℃ |
| pH | 8．3 | 8．4 | 8．5 | 8．8 |
甲同学认为，该溶液的pH值升高的原因是HCO3－的水解程度增大，故碱性增强，该反应的离子方程式为 。
乙同学认为，溶液pH升高的原因是NaHCO3受热分解，生成了Na2CO3，并推断Na2CO3的水解程度 （填“大于”或“小于”）NaHCO3。
丙同学认为甲、乙的判断都不充分。丙认为：___________________________
（1）只要在加热煮沸的溶液中加入足量的试剂X，若产生沉淀，则 （填“甲”或“乙”）判断正确。试剂X是 。
A、Ba(OH)2溶液 B、BaCl2溶液 C、NaOH溶液 D、澄清石灰水
（2）将加热后的溶液冷却到10℃，若溶液的pH等于8．3，则 （填“甲”或“乙”）判断正确。
（3）常温下，在测得PH都等于9的NaOH溶液和Na2CO3溶液中，由水电离的OH—浓度分别为amol /L和bmol /L，则a与b的比值= 。
以黄铁矿为原料制硫酸产生的硫酸渣中含Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO等。实验室模拟工业以硫酸渣制备铁红（Fe2O3），过程如下：
（1）硫酸渣的成分中属于两性氧化物的是 ，写出酸溶过程Fe2O3与稀硫酸反应的离子反应方程式 ；
（2）生产过程中，为了确保铁红的纯度，氧化过程需要调节溶液的pH的范围是 （部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表）
| 沉淀物 | Fe(OH)3 | Al(OH)3 | Fe(OH)2 | Mg(OH)2 |
| 开始沉淀 | 2.7 | 3.8 | 7.5 | 9.4 |
| 完全沉淀 | 3.2 | 5.2 | 9.7 | 12.4 |
（3）滤渣A的主要成分为 ，滤液B可以回收的物质有____________；
（4）简述洗涤过程的实验操作 ；
（5）已知硫酸渣质量为w kg，假设铁红制备过程中，铁元素损耗25%，最终得到铁红的质量为m kg，则原来硫酸渣中铁元素质量分数为 （用最简分数表达式表示）。
