Question

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： 。

 

Answer 1

（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