Question

工业上可用食盐和石灰石为主要原料，经不同的方法生产纯碱。请回答下列问题：

（1）卢布兰芳是以食盐、石灰石、浓硫酸、焦炭为原料，在高温下进行煅烧，再浸取，结晶而制得纯碱。
 ①食盐和浓硫酸反应的化学方程式为                              ；
 ②硫酸钠和焦炭、石灰石反应的化学方程式为_                         （已知产物之一为CaS）；
 （2）氨碱法的工艺如下图所示，得到的碳酸氢钠经煅烧生成纯碱。

                              

①图中的中间产物C是_______，D_______。（写化学式）；

②装置乙中发生反应的化学方程式为                            ；
（3）联合制碱法对氨碱法的改进，其优点是                       ；

（4）有人认为碳酸氢钾与碳酸氢钠的化学性质相似，故也可用氨碱法以氯化钾和石灰石为原料制碳酸钾。请结合下图的溶解度（S）随温度变化曲线，分析说明是否可行？                                                      。

Answer 1

【知识点】纯工业（侯氏制碱）

【答案解析】 （1）①NaCl+H₂SO₄(浓)=NaHSO₄+HCl↑

或2NaCl+H₂SO₄(浓) Na₂SO₄+2HCl↑(2分)

②Na₂SO₄+ 2C+CaCO₃ CaS+Na₂CO₃+2CO₂↑  (2分)　

（2）Ca(OH)₂(2分)　NH₃(2分)②NH₃ + CO₂ +NaCl +H₂O = NaHCO₃↓+ NH₄Cl （2分）

（3）提高食盐利用率、副产物氯化铵可用作化肥、可利用合成氨的产物CO₂。　 (2分)

（4）不可行(1分)   因为KHCO₃的溶解度较大，且在常温下与KCl溶解度相差小，在铵盐水碳酸化时无法大量析出。(2分)

解析：（1）①根据难挥发性酸制备挥发性酸的原理，浓硫酸与氯化钠晶体反应生成HCl气体，反应方程式为： NaCl+H₂SO₄(浓)=NaHSO₄+HCl↑或2NaCl+H₂SO₄(浓) Na₂SO₄+2HCl↑(2分)；②硫酸钠和焦炭、石灰石反应的产物之一为CaS，说明发生了氧化还原反应，S元素的化合价降低，Na₂SO₄作氧化剂，则作还原剂的为焦炭，C元素的化合价升高为+4价，由此可判断产物还有碳酸钠和二氧化碳，其反应方程式为Na₂SO₄+ 2C+CaCO₃ CaS+Na₂CO₃+2CO₂↑ ；（2）①甲装置为煅烧石灰石生成氧化钙和二氧化碳的装置，生成的氧化钙与水反应生成氢氧化钙，所以C应为Ca（OH）₂，Ca（OH）₂加入到丁装置，与NH₄Cl反应生成NH₃，则D应为NH₃； ②在溶液中足量的CO₂和H₂O及NH₃会生成HCO₃^-，HCO₃^-再与Na⁺结合生成NaHCO₃晶体，以沉淀的形式析出，故答案为：NaCl+CO₂+H₂O+NH₃=NaHCO₃↓+NH₄Cl
（3）该方法能提高原料的利用率，减少废渣的排放，保留了氨碱法的优点，消除了它的缺点，使食盐的利用率提高；NH₄Cl 可做氮肥；可与合成氨厂联合，使合成氨的原料气 CO 转化成 CO₂，革除了 CaCO₃ 制 CO₂ 这一工序．
故答案为：提高食盐利用率、副产物氯化铵可用作化肥、可利用合成氨的产物CO₂。
（4）由溶解曲线图可知KHCO₃和NH₄Cl的溶解度相差不大，当温度高于40℃时，由图象可知，降温结晶时会析出较多的KCl；

【思路点拨】本题以工艺流程为依托，综合考查了氧化还原反应、物质的溶解性、化学实验等知识，综合性较强，有一定难度。