题目内容
13．某化工厂制取纯碱的流程如图所示：
（1）流程中先通NH3后通CO2的原因是氨气在水中溶解度大，先通氨气，可以吸收更多的二氧化碳，提高生成HCO3-的浓度，有利于促进更多的NaHCO3析出；生成沉淀A的化学方程式为NH3+CO2+H2O+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓．
（2）流程中可循环利用的物质为CO2、NaCl．不用其他试剂，检查流程中副产品F是否纯净的操作是取少量氯化铵产品于试管底部，加热，若试管底部无残留物，表明氯化铵产品纯净．
（3）合成氨工厂在900～1000℃时，使用天然气与水蒸气在催化剂（Al2O3+Ni）作用下获得合成氨的原料气之一氢气，该反应的化学方程式为CH4+H2O$\frac{\underline{\;\;\;\;\;Al_{2}O_{3}+Ni\;\;\;\;\;}}{900～1000℃}$CO2+4H2或CH4+H2O$\frac{\underline{\;\;\;\;\;Al_{2}O_{3}+Ni\;\;\;\;\;}}{900～1000℃}$CO+3H2．
（4）合成氨工业实际选择的条件是B（填字母代号）．
A.200℃，10MPa B.400℃，20MPa C.800℃，5MPa
（5）在该流程中，每使用11.70t食盐最终得到10.07t纯碱，则NaCl的利用率为95%．
分析 该流程为侯氏制碱法，以氯化钠，氨气，二氧化碳，水为原料，向饱和食盐水中通入足量氨气至饱和，然后在加压下通入CO2（由CaCO3煅烧而得），因NaHCO3溶解度较小，结晶析出，发生的反应为：
NH3+CO2+H2O═NH4HCO3，NaCl+NH4HCO3═NaHCO3↓+NH4Cl
将析出的NaHCO3晶体煅烧，即得Na2CO3：2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O
根据NH4Cl 在常温时的溶解度比NaCl大，而在低温下却比NaCl溶解度小的原理，在278K～283K（5℃～10℃）时，向母液中加入食盐细粉，而使NH4Cl 单独结晶析出供做氮肥．
（1）氨气在水溶液中溶解度很大，氯化钠溶液吸收氨气后能溶解更多的二氧化碳，根据反应原理写方程．
（2）结合原理与图示，可循环的物质为CO2、NaCl；F为氯化铵，根据其受热易分解的性质验证．
（3）根据氧化还原反应的规律，化合价有升价就有降价，推测产物得方程式．
（4）根据影响化学反应速率的因素：温度、浓度、压强、催化剂、接触面积；影响化学平衡移动的因素：温度、浓度、压强等知识结合实际工业生产来回答．
（5）根据反应方程式，由氯化钠与纯碱的相对质量计算氯化钠充分利用时生成的纯碱的质量，再根据实际生成纯碱计算氯化钠的利用率．
解答 解：（1）NH3在NaCl溶液中溶解度很大，CO2在氨化的溶液中溶解度大，先通NH3后通CO2可形成高浓度的HCO3-．若先通CO2再通NH3，由于CO2在NaCl溶液中溶解度很小，尽管NH3在碳酸化的溶液中溶解度大，也不能形成高浓度的HCO3-，根据反应原理，NH3+CO2+H2O═NH4HCO3，NaCl+NH4HCO3═NaHCO3↓+NH4Cl，所以生成沉淀的方程为NH3+CO2+H2O+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓．
故答案为：氨气在水中溶解度大，先通氨气，可以吸收更多的二氧化碳，提高生成HCO3-的浓度，有利于促进更多的NaHCO3析出；NH3+CO2+H2O+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓．
（2）反应需要二氧化碳和氯化钠，生成的碳酸氢钠受热分解得碳酸钠、二氧化碳（C），二氧化碳可循环使用，向母液B加入食盐细粉，而使NH4Cl 结晶析出，并得滤液氯化钠，可循环使用；F为NH4Cl，氯化铵受热易分解，若分解完全，即产品全为氯化铵．
故答案为：CO2、NaCl；取少量氯化铵产品于试管底部，加热，若试管底部无残留物，表明氯化铵产品纯净．
（3）合成氨工厂在900～1000℃时，使用天然气与水蒸气在催化剂（Al2O3+Ni）作用下获得合成氨的原料气之一氢气，根据氧化还原反应规律，氢元素化合价降低，则碳元素化合价升高，可为CO2或者CO．
故答案为：CH4+H2O$\frac{\underline{\;\;\;\;\;Al_{2}O_{3}+Ni\;\;\;\;\;}}{900～1000℃}$CO2+4H2或CH4+H2O$\frac{\underline{\;\;\;\;\;Al_{2}O_{3}+Ni\;\;\;\;\;}}{900～1000℃}$CO+3H2
（4）工业上合成氨的生产中采用400～500℃的高温，原因之一是考虑催化剂的活性，其二是为了提高反应速率，缩短达到平衡的时间；采用30～50MPa的压强，是为了保证较高的反应速率和较高的产率以及设备的耐压程度来考虑的．在该条件下催化剂的活性最大，反应速率快，同时原料的转化率较高．
故答案为：B
（5）根据化学方程式，氯化钠与纯碱满足2NaCl～Na2CO3
2×58.5 106
11.7t→10.6t，即氯化钠充分利用时生成纯碱10.6t，而实际生成纯碱10.07t，氯化钠的利用率为：$\frac{10.07}{10.6}$×100%=95%．
故答案为：95%．
点评 本题是一道有关工业制纯碱知识的一道综合实验题目，考查学生分析和解决问题的能力，掌握侯氏制碱法的原理是解题的关键，题目难度中等
考前必练系列答案| A． | 国际单位制的一个基本物理量 | B． | 表示物质质量的单位 | ||
| C． | 物质的量的单位 | D． | 表示物质数量的单位 |
俗话说，“陈酒老醋特别香”，其原因是酒在储存过程中生成了有香味的乙酸乙酯，在实验室里我们也可以用如图所示的装置来模拟该过程．请回答下列问题：
CH3COOC2H5+H2O、CH3COOH+Na2CO3=NaHCO3+CH3COONa．
如图为实验室制取乙酸乙酯的装置．
CH3COOCH2CH3+H2O
如图所示是实验室用浓硫酸、溴化钠（先生成HBr）与乙醇反应来制备溴乙烷（C2H5Br）的装置，反应需要加热，图中省去了夹持与加热装置，有关物质的性质如下表．| 乙醇 | 溴乙烷 | 溴 | |
| 通常情况下状态 | 无色液体 | 无色液体 | 深红棕色液体 |
| 密度/g•cm-3 | 0.79 | 1.44 | 3.1 |
| 沸点/℃ | 78.5 | 38.4 | 59 |
（2）冷却剂应从h（填“h”或“i”）口进入冷凝管C中，制备操作中，加入的浓硫酸必须进行适当稀释，其目的（或原因）是b（填字母）．
a．水是反应的催化剂 b．减少Br2的生成 c．减少HBr的挥发
（3）加热的目的是加快反应速率且使溴乙烷汽化，使用D进行冷却的原因是使溴乙烷液化便于收集．
（4）A中液面上有深红棕色气体出现，写出生成它的化学方程式2HBr+H2SO4（浓）$\stackrel{△}{→}$Br2↑+2H2O+SO2↑，写出A中生成溴乙烷的化学方程式HBr+CH3CH2OH$\stackrel{△}{→}$CH3CH2Br+H2O．
（5）将E中产品转入到分液漏斗中，再向漏斗中加入适量Na2SO3溶液，振荡静置后分液．加入Na2SO3溶液的目的是除去单质溴等杂质，分液时目标产物离开漏斗的方式是从下面的导管排出来．
；其中B元素的化合价为+3
| A． | 在原电池的负极和电解池的阴极上都发生失电子的氧化反应 | |
| B． | 用惰性电极电解Na2SO4溶液，阴阳两极产物的物质的量之比为1：2 | |
| C． | 用惰性电极电解饱和NaCl溶液，若有0.1 mol电子转移，则生成0.1 mol NaOH | |
| D． | 镀层破损后，镀锌铁板比镀锡铁板更易腐蚀 |