题目内容

17．碳酸钠的用途很广，可用做冶金、纺织、漂染等工业的基本原料．请根据题意回答下列问题：
Ⅰ．世界最早工业生产碳酸钠的方法是路布兰（N．Leblanc）法．其流程如下：

（1）流程I的另一产物是HCl，流程Ⅱ的反应分步进行：a．Na2SO4+4C $\frac{\underline{\;1000℃\;}}{\;}$ Na2S+4CO↑；
b．Na2S与石灰石发生复分解反应，总反应方程式可表示为Na2SO4+4C+CaCO3$\frac{\underline{\;1000℃\;}}{\;}$Na2CO3+CaS+4CO↑．
Ⅱ．1862年，比利时人索尔维（Ernest Solvay）用氨碱法生产碳酸钠．反应原理如下：

20℃时一些物质在水中的溶解度/g•（100gH2O）-1
NaClNH4ClNaHCO3NH4HCO3Na2CO3
35.937.29.621.721.5
（2）氨碱法生成纯碱的原料是食盐、石灰石、NH3，可循环利用的物质有CaO、CO2、NH4Cl、NH3．
（3）饱和NaCl溶液通NH3和CO2能生成NaHCO3的原因有：反应体系中NaHCO3溶解度最小，反应消耗水，NaHCO3相对分子质量最大．
Ⅲ．我国化工专家侯德榜研究出联合制碱法，其反应原理和氨碱法类似，但将制氨和制碱联合，提高了原料利用率．
（4）生产中需向分离出NaHCO3后所得的溶液中加入NaCl固体并通入NH3，在0～10℃（填温度范围）下析出NH4Cl．（填化学式）

分析 Ⅰ．路布兰法是利用食盐晶体和浓硫酸在高温下反应生成硫酸钠和氯化氢，再利用C与石灰石和硫酸钠高温加热生成碳酸钠；
（1）流程Ⅰ生成硫酸钠，另一种产物可利用质量守恒或原子守恒判断；硫化钠与石灰石发生复分解反应的化学方程式为Na2S+CaCO3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Na2CO3+CaS，将两方程式相加即可得到总反应式；
Ⅱ．索尔维用氨碱法生产碳酸钠，反应原理为利用氨化饱和的NaCl与CO2反应得到NaHCO3，将碳酸氢钠分解即可得到纯碱碳酸钠；
（2）索尔维用氨碱法生产碳酸钠，原料CO2来源于石灰石（CaCO3）的分解，另需食盐、氨气及水；因碳酸氢钠分解生成CO2和纯碱，氯化铵晶体分解生成氨气；
（3）相同温度下，碳酸氢钠的溶解度明显小于碳酸钠；
Ⅲ．侯德榜研究出联合制碱法为在饱和的氯化钠溶液中直接通入氨气和CO2，得到氯化铵和碳酸氢钠晶体，并利用碳酸氢钠的分解制得纯碱，
（4）侯氏制碱法结晶出碳碳酸氢钠后的溶液中主要存在氯化铵，加入氯化钠并通NH3，可促进NH4Cl（s）?NH4+（aq）+Cl-（aq）溶解平衡逆向移动，析出晶体氯化铵；可选择在低温下进行，以防止析出其它晶体．

解答 解：Ⅰ．路布兰法是利用食盐晶体和浓硫酸在高温下反应生成硫酸钠和氯化氢，再利用C与石灰石和硫酸钠高温加热生成碳酸钠；
（1）流程Ⅰ利用高沸点酸制挥发性酸原理，氯化钠与浓硫酸混合加热，生成硫酸钠和氯化氢；a．Na2SO4+4C$\frac{\underline{\;1000℃\;}}{\;}$Na2S+4CO↑；b．Na2S与石灰石发生复分解反应的化学方程式为Na2S+CaCO3$\frac{\underline{\;1000℃\;}}{\;}$Na2CO3+CaS，将两方程式相加即可得到总反应式 Na2SO4+4C+CaCO3 $\frac{\underline{\;1000℃\;}}{\;}$Na2CO3+CaS+4CO↑，
故答案为：HCl； Na2SO4+4C+CaCO3 $\frac{\underline{\;1000℃\;}}{\;}$Na2CO3+CaS+4CO↑；
Ⅱ．索尔维用氨碱法生产碳酸钠，反应原理为利用氨化饱和的NaCl与CO2反应得到NaHCO3，将碳酸氢钠分解即可得到纯碱碳酸钠；
（2）索尔维用食盐、水、氨气和CO2反应制备碳酸氢钠，其中可利用石灰石（CaCO3）分解得到CO2；碳酸氢钠分解纯碱，同时得到CO2，另外副产品氯化铵晶体分解能生成氨气，两种气体均可循环利用，根据转化线路石灰石（CaCO3）分解得到氧化钙和CO2，生成的氯化铵可以与氢氧化钙反应，CaO、NH4Cl也可循环使用，
故答案为：食盐、石灰石、CaO、CO2、NH4Cl、NH3；
（3）因相同温度下，碳酸氢钠的溶解度明显小于碳酸钠，则饱和NaCl溶液通NH3和CO2只能生成NaHCO3；同时反应消耗水，利于析出晶体碳酸氢钠，
故答案为：反应体系中NaHCO3溶解度最小，反应消耗水，NaHCO3相对分子质量最大；
Ⅲ．侯德榜研究出联合制碱法为在饱和的氯化钠溶液中直接通入氨气和CO2，得到氯化铵和碳酸氢钠晶体，并利用碳酸氢钠的分解制得纯碱；
（4）在含有氯化铵的滤液中，加入氯化钠并通NH3，可提高溶液中Cl-和NH4+的浓度，促进NH4Cl（s）?NH4+（aq）+Cl-（aq）溶解平衡逆向移动，析出晶体氯化铵；因NH4Cl低温下溶解度比较小，低温更易NH4Cl晶体析出，并以防止析出其他晶体，
故答案为：0～10℃；NH4Cl．

点评 本题探究三种不同情况制备纯碱碳酸钠的实验原理，涉及反应原理、溶解度及混合物的分离操作，属基础性考查，难度适中，难点为反应原理的分析．

练习册系列答案
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10．已知相同温度下电离常数Ki（HF）＞Ki（HCN）．在物质的量浓度均为0.1mol/L的NaCN和NaF混合溶液中，下列关系正确的是（　　）
A．c（F-）＞c（OH-）＞c（HCN）＞c（HF）B．c（F-）+c（HF）＞c（CN-）+c（HCN）
C．c（OH-）＞c（F-）＞c（CN-）＞c（H+）D．c（OH-）＞c（HF）＞c（HCN）＞c（H+）
11．某芳香族化合物A的分子中含有C、H、O、N四种元素，相同状况下，其蒸气的密度为氢气密度的68.5倍．现以苯为原料合成A，并最终制得F（一种染料中间体），转化关系如下：（一些非主要产物已略去）

已知：ⅰ．R-Cl+2Na+Cl-R′→R-R′+2NaCl（R、R′为烃基）
ⅱ．
ⅲ．苯胺（弱碱性，易氧化）
请回答下列问题：
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（2）N→A的反应类型是取代反应．
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②若上述转化中物质A依次与试剂II、试剂I、化合物E（浓硫酸/△）作用，能否得到F，为什么？
（4）用核磁共振氢谱可以证明化合物E中含有2种处于不同化学环境的氢．
（5）写出同时符合下列要求的两种D的同分异构体的结构简式任意2种．
①属于芳香族化合物，分子中有两个：互为对位的取代基，其中一个取代基是硝基；
②分子中含有结构．
（6）有一种D的同分异构体W，在酸性条件下水解后，可得到一种能与FeCl3溶液发生显色反应的产物，写出W在酸性条件下水解的化学方程式．
（7）F的水解反应如下：化合物H在一定条件下经缩聚反应可制得高分子纤维，广泛用于通讯、导弹、宇航等领域．请写出该缩聚反应的化学方程式．
5．硫代硫酸钠（Na2S2O3），俗名海波、大苏打．通常为无色晶体，易溶于水，难溶于酒精，受热、遇酸易分解．医学上用于抢救氰化物中毒，常用于碘化法的测量．工业制备的反应原理为：2Na2S+Na2CO3+4SO2═3Na2S2O3+CO2，实验室模拟该工业过程的装置如图所示，回答下列问题：
（1）c中试剂为硫化钠溶液和碳酸钠溶液．
（2）反应开始后，c中先有淡黄色浑浊产生，后又变为澄清，此浑浊物是硫或S．
（3）实验中要控制SO2生成速率，可采取的措施有控制反应温度、调节酸的滴加速度或调节酸的浓度等（写出一条）．
（4）控制c中的溶液的pH接近7，停止通入SO2．若未控制好，导致溶液pH＜7，会影响产率，原因是（用离子方程式表示）S2O32-+2H+=S↓+H2O+SO2↑．
（5）d装置盛放的氢氧化钠溶液的作用是吸收SO2等尾气，防止污染空气．
（6）停止通入SO2后，向c中加入适量的氢氧化钠溶液，将溶液转移到蒸发皿中，水浴加热浓缩，冷却结晶、过滤、洗涤，洗涤晶体所用的试剂为（填化学式）CH3CH2OH、C2H5OH或者C2H6O．
（7）为检验制得的产品的纯度，该实验小组称取5.0克的产品配制成250mL溶液，并用间接碘量法标定该溶液的浓度：在锥形瓶中加入25mL0.01mol/LKIO3溶液，并加入过量的KI酸化，发生下列反应：5I-+IO3-+6H+=3I2+3H2O，再加入几滴淀粉溶液，立即用所配Na2S2O3溶液滴定，发生反应：I2+2S2O32-=2I-+S4O62-，当蓝色褪去且半分钟不变色时达到滴定终点．实验数据如下表：
实验序号123
Na2S2O3溶液体积（mL）19.9820.0221.18
则该产品的纯度是59.3%，（用百分数表示，保留1位小数）间接碘量法滴定过程中可能造成实验结果偏低的是AC．
A．滴定终点时仰视读数
B．锥形瓶用蒸馏水润洗
C．滴定管未用Na2S2O3溶液润洗
D．滴定管尖嘴处滴定前无气泡，滴定终点发现气泡．
12．六种短周期元素A、B、C、D、E、F的原子序数依次增大，其中A与E同主族，B与F同主族，E与F同周期．已知常温下单质A与E的状态不同，D的核电荷数是B的最外层电子数的2倍，单质F是一种重要的半导体材料．则下列推断中正确的是（　　）
A．D、E两种元素仅可组成化学式为E2D的化合物
B．原子半径：E＞F＞C＞D
C．F与D形成的化合物性质很不活泼，不与任何酸反应
D．元素的非金属性：D＞C＞F＞B
2．生产、生活中离不开化学知识．下列说法正确的是（　　）
A．汽车尾气、工业废气的排放是形成“雾霾”的主要原因
B．用铝制容器盛放浓硫酸，是因为铝和浓硫酸不反应
C．不锈钢比普通钢抗腐蚀能力强，是因为表面镀了一层铬
D．“辽宁舰”用于舰载机降落阻拦索的是一种特种钢缆，属于新型无机非金属材料
9．下列有关实验叙述正确的是（　　）
A．向苯中加入浓溴水和铁粉，加热，再加入AgNO3溶液，产生沉淀，说明苯和浓溴水发生了取代反应
B．实验室制备的乙炔气体通常具有一定的刺激性气味，依次通过NaOH溶液、浓硫酸洗气，获得纯净的乙炔
C．向2%的AgNO3溶液中逐滴滴加2%的氨水，直至产生的白色沉淀恰好消失，即配制得到银氨溶液
D．向NaOH溶液中加入溴乙烷，加热，再加入AgNO3溶液，产生沉淀，说明溴乙烷发生了水解反应
6．下列离子反应方程式不正确的是（　　）
A．向Ca（ClO）2溶液中通入少量SO2Ca2++3ClO-+SO2+H2O═CaSO4↓+Cl-+2HClO
B．1mol/L的NaAlO2溶液和2.5mol/L的盐酸等体积均匀混合：2AlO2-+5H+═Al（OH）3↓+Al3++H2O
C．将11.2L标准状况下的氯气通入200mL2mol/L的FeBr2溶液中，离子反应方程式为：2Fe2++8Br-+5Cl2═2Fe3++4Br2+10Cl-
D．向NH4HCO3溶液中加入足量NaAlO2溶液：NH4++2AlO2-+HCO3--+2H2O═NH3↑+2Al（OH）3↓+CO32-．
7．工业上硫酸锰铵[（NH4）2Mn（SO4）2]可用于木材防火涂料等．其制备工艺如图1：

已知步骤Ⅰ反应：H2C2O4（aq）+H2SO4（aq）+MnO2（s）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ MnSO4（aq）+2CO2（g）+2H2O（1）△H
（1）在步骤I的反应中，氧化剂是MnO2．
（2）步骤Ⅱ中趁热过滤前需向MnSO4溶液中加入少量热水，其目的是防止过滤时因温度降低有MnSO4晶体析出；步骤III所得（NH4）2Mn（SO4）2：晶体需用酒精溶液洗涤，洗去的主要杂质离子有NH4+、SO42-．
（3）下列操作有利于提高产品产率的是ABC（填序号）．
A．慢慢分次加入二氧化锰    B．趁热过滤
C．冰水浴充分冷却    D．用水代替酒精溶液洗涤
（4）一定条件下，在步骤I的水溶液中l mol MnO2完全反应相相对能量变化如图2．则△H=+20 kJ/mol；催化剂是否参加化学反应？是（填“是”或“否”或“不确定”）．
（5）碱性干电池中含大量MnO2可以回收利用，该电池工作时的正极反应式为2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-；若从干电池中回收87kg MnO2，理论上可以获得（NH4）2Mn（SO4）2283kg．

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