题目内容

20．碳酸钠是一种重要的化工产品，一种工业生产流程如图所示．
（1）沉淀池中发生反应的化学方程式为NaCl+NH3+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl；
（2）X是CO2，Y是NH3（填化学式）；
（3）排出液W中的溶质除了氢氧化钙外，还有CaCl2、NaCl；
（4）从理论上分析，在生产过程中不需要（填“需要”、“不需要”）补充氨气，从原料到产品，该方法总反应过程用化学方程式表示，可写为CaCO3+2NaCl═Na2CO3+CaCl2；
（5）若生产时，每通入NH344.8L（已折合成标准状况下）可以得到纯碱100.0g，则NH3的利用率为94.3%．

分析 生成流程为：煅烧石灰石生成二氧化碳和CaO，将二氧化碳、氨气和食盐水在沉淀池中发生反应NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl生成碳酸氢钠，煅烧碳酸氢钠生成碳酸钠、二氧化碳气体和水，则X为CO2；从沉淀池中获得的母液中含有氯化铵、NaCl，母液中加入氧化钙，氯化铵与氧化钙反应生成氨气和氯化钙，则Y为氨气，排除液W中含有氢氧化钙、CaCl2、NaCl，
根据以上分析解答（1）（2）（3）；
（4）氨碱法生产过程中，母液中加入氧化钙反应生成氢氧化钙会和铵盐生成氨气，反应过程中氨气转化为铵盐，铵盐转化为氨气，氨气循环使用，不需要补充氨气；根据发生反应的各方程式写出总反应方程式；
（5）依据反应的化学方程式计算，根据反应生成碳酸钠的质量计算实际消耗氨气的物质的量，得到氨气的利用率．

解答 解：生成流程为：煅烧石灰石生成二氧化碳和CaO，将二氧化碳、氨气和食盐水在沉淀池中发生反应NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl生成碳酸氢钠，煅烧碳酸氢钠生成碳酸钠、二氧化碳气体和水，则X为CO2；从沉淀池中获得的母液中含有氯化铵、NaCl，母液中加入氧化钙，氯化铵与氧化钙反应生成氨气和氯化钙，则Y为氨气，排除液W中含有氢氧化钙、CaCl2、NaCl，
（1）沉淀池中发生反应的化学方程式为：NaCl+NH3+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl，
故答案为：NaCl+NH3+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl；
（2）根据分析可知，流程中可以循环利用的物质X为CO2，Y为NH3，
故答案为：CO2；NH3；
（3）氨碱法排出液中的溶质除了氢氧化钙外，还有氢氧化钙和氯化铵反应生成的氯化钙及原溶液中的氯化钠，
故答案为：CaCl2、NaCl；
（4）从理论上分析，生产过程中，母液中加入氧化钙反应生成氢氧化钙会和铵盐生成氨气，反应过程中氨气转化为铵盐，铵盐转化为氨气，氨气循环使用，不需要补充氨气；
生成流程中发生反应有：NaCl+NH3+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl、CaCO3═CaO+CO2↑、CaO+H2O═Ca（OH）2、Ca（OH）2+2NH4Cl═CaCl2+2NH3↑+2H2O、2NaHCO3═Na2CO3+H2O+CO2↑，整理可得到总化学方程式为：CaCO3+2NaCl═Na2CO3+CaCl2，
故答案为：不需要；CaCO3+2NaCl═Na2CO3+CaCl2；
（5）发生的反应为：NaCl+NH3+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl、2NaHCO3═Na2CO3+H2O+CO2↑，每当通入NH3 44.8L（已折合成标准状况下）物质的量为：$\frac{44.8L}{22.4L/mol}$=2mol，
生产过程中得到纯碱100.0g，其物质的量为：$\frac{100g}{106g/mol}$=$\frac{50}{53}$mol，需要氨气的物质的量为：$\frac{50}{53}$=$\frac{100}{53}$mol，
则NH3的利用率为：$\frac{\frac{100}{53}mol}{2mol}$×100%=94.3%，
故答案为：94.3%．

点评 本题考查了纯碱工业原理及生产流程，题目难度中等，明确生成流程及发生反应原理为解答关键，注意掌握侯氏制碱法中生成原理，试题侧重考查学生的分析、理解能力及化学实验能力．

练习册系列答案
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