2018高中化學 第一單元 走進化學工業(yè) 1.3 純堿的生產課時過關能力提升 新人教版選修2.doc

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課題3　純堿的生產 課時過關能力提升 　　　　　　　　　　　　　　　　　 1與氨堿法比較,下列關于聯(lián)合制堿法優(yōu)點的判斷中不正確的是(　　) A.提高了原料利用率 B.降低了生產成本 C.減少了環(huán)境污染 D.減輕了對設備的腐蝕 解析：侯氏制堿法是將合成氨工業(yè)和制堿工業(yè)聯(lián)合起來,保留了氨堿法的優(yōu)點,消除了它的缺點,使食鹽的利用率提高到了96%以上;NH4Cl可作氮肥,避免了生成大量無用的CaCl2;同時可與合成氨廠聯(lián)合,使合成氨的原料氣CO轉化成CO2,革除了CaCO3制CO2這一工序,降低了生產成本,減少了對環(huán)境的污染。 答案：D 2我國著名的化工專家侯德榜在20世紀20年代所創(chuàng)立的侯氏制堿法享譽中外。侯氏制堿法中的堿是指下列的(　　) A.NaOH B.K2CO3 C.Na2CO3 D.NaHCO3 解析：侯氏制堿法制備的是Na2CO3,俗稱純堿。 答案：C 31892年比利時人索爾維以NaCl、CO2、NH3、H2O為原料制得了純凈的Na2CO3,該法又稱氨堿法,其主要生產流程如下: 下列有關說法不正確的是(　　) A.從理論上看,循環(huán)生產時不需要再補充NH3 B.從綠色化學原料充分利用的角度看,該方法有兩個明顯的缺陷是:氯化鈉未能充分利用和產生CaCl2廢棄物 C.將NH4Cl作為一種化工產品,不再生產NH3來循環(huán)使用 D.從理論上看,每生產1 mol Na2CO3,再補充的物質及其物質的量分別是2 mol NaCl和1 mol CO2 解析：工業(yè)制堿的原理涉及反應:NaCl+NH3+CO2+H2ONaHCO3↓+NH4Cl,2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O↑。索爾維法用生成的氯化銨制備氨氣,將氯化銨進行了循環(huán)利用,所以從理論上講,是不需要補充氨的。但是在生產過程中,NaCl母液被棄去,氯化銨制備氨氣生成了無用的氯化鈣,這兩點是索爾維法的缺陷。根據反應關系式及原子守恒,從理論上看每生產1 mol Na2CO3,再補充2 mol NaCl和1 mol CO2。 答案：C 4我國化工專家侯德榜根據NaHCO3溶解度比NaCl、Na2CO3、NH4HCO3、NH4Cl溶解度都小的性質,運用CO2+NH3+H2O+NaClNaHCO3↓+NH4Cl的反應原理制備純堿。下面是在實驗室進行模擬實驗的生產流程示意圖: 氣體A的飽和溶液A和食鹽的飽和溶液懸濁液晶體純堿 則下列敘述錯誤的是(　　) A.A氣體是NH3,B氣體是CO2 B.第Ⅲ步得到的晶體是發(fā)酵粉的主要成分 C.第Ⅲ步操作用到的主要玻璃儀器是燒杯、漏斗、玻璃棒 D.第Ⅳ步操作的主要過程有溶解、蒸發(fā)、結晶 解析：侯氏制堿法是先制得氨化的飽和食鹽水,再往其中通入CO2(即往飽和食鹽水中依次通入足量的NH3、CO2,不能依次通入CO2、NH3,因為NH3在水中的溶解度遠遠大于CO2的溶解度,先將溶液氨化后,吸收CO2的效果更好),第Ⅱ步即得到NaHCO3懸濁液,第Ⅳ步應將NaHCO3加熱分解,以得到Na2CO3。 答案：D 5聯(lián)合制堿法中關鍵的一步是把NH4Cl從幾乎飽和的NaHCO3溶液中分離出來,為此根據NaCl和NH4Cl溶解度的差異,向混合溶液中通入某種氣體,同時加入磨細的食鹽,可析出不夾帶NaHCO3的NH4Cl。NaCl和NH4Cl共同存在時的溶解度曲線如下圖所示,所以以下操作正確的是(　　) 選項 通入氣體 溫度控制/℃ A CO2 30~40 B CO2 0~10 續(xù)表 選項 通入氣體 溫度控制/℃ C NH3 30~40 D NH3 0~10 解析：由圖可知,溶液的溫度在0~10 ℃的范圍內,有利于NaCl的溶解和NH4Cl的析出。向溶液中加NaCl就是加Na+和Cl-,向溶液中加NH3就是加OH-NH4Cl的析出。 答案：D 6純堿是一種重要的化工原料。目前制堿工業(yè)主要有氨堿法和聯(lián)合制堿法兩種工藝。下列說法錯誤的是(　　) A.聯(lián)合制堿法和氨堿法的化學反應原理中都有下列化學反應: NH3+CO2+NaCl+H2ONaHCO3↓+NH4Cl 2NaHCO3Na2CO3+H2O↑+CO2↑ B.聯(lián)合制堿法生產中有氨的循環(huán)利用工藝 C.氨堿法生產中有氨的循環(huán)利用工藝 D.聯(lián)合制堿法和氨堿法都有一定的局限性 解析：氨堿法將NH4Cl和Ca(OH)2再反應,使NH3循環(huán)利用;聯(lián)合制堿法是制得純堿和副產品氯化銨。 答案：B 7在制小蘇打(NaCl+CO2+NH3+H2ONaHCO3↓+NH4Cl)的操作中,應在飽和食鹽水中(　　) A.先通入CO2,達到飽和后再通入NH3 B.先通入NH3,達到飽和后再通入CO2 C.CO2和NH3同時通入 D.以上三種方法都行 解析：CO2在NaCl溶液中溶解度小,先通NH3使溶液呈堿性,通入足量的CO2,生成大量的HNaHCO3晶體。 答案：B 8下列說法中錯誤的是(　　) A.用聯(lián)合制堿法制造純堿和氯化銨,原料的利用率高,完全不必考慮環(huán)境保護的問題 B.化工生產技術始終是在不斷創(chuàng)新中發(fā)展,侯氏制堿法也還需要改進 C.社會對純堿的需求是純堿生產技術創(chuàng)新發(fā)展的原動力 D.純堿生產技術的再創(chuàng)新需要多門學科、多種技術的協(xié)同作用 解析：化工生產一般都會產生污染物,要科學地評價純堿生產技術及其他化工生產技術。 答案：A 91791年,法國醫(yī)生路布蘭首先獲得制堿專利,以食鹽、濃硫酸、石灰石、煤為原料制堿,該方法分三步: ①用NaCl與濃硫酸反應制Na2SO4: 2NaCl+H2SO4(濃)Na2SO4+2HCl↑ ②用焦炭還原Na2SO4制Na2S: Na2SO4+2CNa2S+2CO2↑ ③用硫化鈉與石灰石反應制Na2CO3: Na2S+CaCO3Na2CO3+CaS 下列說法正確的是(　　) A.②③兩步都是氧化還原反應 B.只有第②步是氧化還原反應 C.該方法對生產設備基本沒有腐蝕 D.該方法成本較低 解析：依據氧化還原反應是有化合價變化的反應可知,只有第②步是氧化還原反應,故A錯誤,B正確;該生產中產生HCl,對生產設備酸蝕嚴重;該方法具有原料利用不充分、成本較高等特點,故C、D錯誤。 答案：B 101892年,比利時人索爾維以NaCl、CO2、H2O、NH3為原料生產Na2CO3,叫索爾維法。其主要步驟是: (1)在NH3飽和的NaCl溶液中通入CO2制得NaHCO3; (2)再將NaHCO3焙燒制得純堿,CO2循環(huán)使用; (3)在析出小蘇打的母液中加入生石灰,生成的NH3循環(huán)使用。1940年,我國著名化工專家侯德榜先生,沖破了索爾維法的技術封鎖,并加以改進,用NaCl固體代替生石灰,加入母液使NH4Cl晶體析出,生產出純堿和氯化銨。這便是舉世聞名的侯氏制堿法。 試回答: (1)在氨飽和NaCl溶液中通入CO2的兩步反應方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)不能在NaCl溶液中通入CO2制NaHCO3的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)析出小蘇打的母液中加入生石灰的反應方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)侯氏制堿法與索爾維法相比,其優(yōu)點是　　　　　　　　　　　　　　。 解析：通入氨氣后,氨氣在水溶液中發(fā)生反應:NH3+H2ONH3H2OCO2后發(fā)生反應CO2+OH-HH,由于NaHCO3溶解度較小,所以可析出NaHCO3晶體;母液中含有NH4Cl,加入生石灰可生成NH3和CaCl2。副產品NH4Cl可用作肥料;析出NH4Cl后的母液循環(huán)使用,提高NaCl利用率;不生成CaCl2。 答案：(1)NH3+H2O+CO2NH4HCO3, NH4HCO3+NaClNH4Cl+NaHCO3↓ (2)H2CO3酸性比鹽酸弱,CO2與NaCl不反應 (3)2NH4Cl+CaOCaCl2+H2O+2NH3↑ (4)使NH4Cl析出,可作氮肥;不生成CaCl2;原料NaCl利用率高 11工業(yè)生產純堿的工藝流程示意圖如下: 完成下列填空: (1)粗鹽水加入沉淀劑A、B除雜質(沉淀劑A來源于石灰窯廠),寫出A、B的化學式。 A　　　　　,B　　　　　。 (2)工業(yè)生產純堿工藝流程中,碳酸化時產生的現(xiàn)象是　　　　　　　　　　。碳酸化時沒有析出碳酸鈉晶體,其原因是　　　　　　　　　　　　。 (3)碳酸化后過濾,濾液D最主要的成分是　　　　　(填寫化學式),檢驗這一成分的陰離子的具體方法是　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)氨堿法流程中氨是循環(huán)使用的,為此,濾液D加入石灰水加熱產生氨氣。加石灰水后所發(fā)生的反應的離子方程式為　　　　　　　　　　　　　。 (5)產品純堿中含有碳酸氫鈉。如果用加熱分解的方法測定純堿中碳酸氫鈉的質量分數(shù),純堿中碳酸氫鈉的質量分數(shù)可表示為　　　　　　　　　　　　(注明你的表達式中所用的有關符號的含義)。 解析：(1)根據沉淀劑A的來源,可知A是CaO。B的作用是用來除去加入的過量沉淀劑,為不引入新的雜質則選用Na2CO3。 (2)氨化后的氯化鈉溶液中通入CO2酸化,因為在氨氣的作用下會產生碳酸氫鈉:NaCl+NH3+H2O+CO2NaHCO3↓+NH4Cl,由于NaHCO3的溶解度較小,從溶液中析出。 (3)濾液中含有NH4Cl,Cl-的檢驗通常是用硝酸酸化的AgNO3溶液,若能產生白色沉淀,即可證明Cl-的存在。 (5)設樣品質量為m1,加熱后固體質量為m2。 2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O↑　Δm 168 62 x m1-m2 x 則NaHCO3的質量分數(shù)為 w(NaHCO3) 答案：(1)CaO　Na2CO3 (2)有晶體析出(或出現(xiàn)渾濁)　碳酸鈉溶解度比碳酸氫鈉大 (3)NH4Cl　取少許溶液,加硝酸酸化,加硝酸銀溶液,若有白色沉淀,證明該陰離子是氯離子 (4)↑+H2O (5)w(NaHCO3) 12工業(yè)上可用食鹽和石灰石為主要原料,經不同的方法生產純堿。請回答下列問題: (1)路布蘭法是以食鹽、石灰石、濃硫酸、焦炭為原料,在高溫下進行煅燒,再浸取、結晶而制得純堿。 ①食鹽和濃硫酸反應的化學方程式為　　　　　　　　　　　　　; ②硫酸鈉和焦炭、石灰石反應的化學方程式為　　　　　　　　　　　　　(已知產物之一為CaS)。 (2)氨堿法的工藝如圖所示,得到的碳酸氫鈉經煅燒生成純堿。 氨堿法示意圖 ①圖中的中間產物C是　　　,D是　　　(寫化學式); ②裝置乙中發(fā)生反應的化學方程式為　　　　　　　　　　　　　。 (3)聯(lián)合制堿法是對氨堿法的改進,其優(yōu)點是　　　　　　　　　　　　　。 解析：(1)①食鹽和濃硫酸反應可制取揮發(fā)性HCl:NaCl+H2SO4(濃)NaHSO4+HCl↑、NaCl+NaHSO4Na2SO4+HCl↑或2NaCl+H2SO4(濃)Na2SO4+2HCl↑。②Na2SO4、CaCO3和C在高溫下反應,其中一種產物為CaS,說明該反應為氧化還原反應,反應的產物中應有CO氣體:Na2SO4+CaCO3+4CCaS+Na2CO3+4CO↑。 (2)由工藝流程圖可知,NH4Cl應與Ca(OH)2反應生成CaCl2并產生NH3,NH3通入NaCl溶液中,D為NH3。乙中發(fā)生反應的化學方程式為NH3+CO2+NaCl+H2ONaHCO3↓+NH4Cl。 答案：(1)①NaCl+H2SO4(濃)NaHSO4+HCl↑、NaCl+NaHSO4Na2SO4+HCl↑[或2NaCl+H2SO4(濃)Na2SO4+2HCl↑] ②Na2SO4+CaCO3+4CCaS+Na2CO3+4CO↑ (2)①Ca(OH)2　NH3 ②NH3+CO2+NaCl+H2ONaHCO3↓+NH4Cl (3)聯(lián)合制堿法保留了氨堿法的優(yōu)點,消除了它的缺點,使氯化鈉的利用率提高到96%以上;NH4Cl可作氮肥;可與合成氨廠聯(lián)合,使合成氨的原料氣CO轉化成CO2,革除了CaCO3制CO2這一工序 ★13我國著名化工專家侯德榜先生發(fā)明的侯氏制堿法,因原料利用率高,并能進行連續(xù)生產,從而享譽中外。侯氏制堿法的基本做法是向飽和食鹽水中通入氨氣和二氧化碳,獲得碳酸氫鈉晶體,再將所得碳酸氫鈉晶體加熱分解后即可得到純堿。它的反應原理可用下列化學方程式表示: NaCl+NH3+CO2+H2ONaHCO3↓+NH4Cl,2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O↑。 某課外興趣小組同學按照侯氏制堿法原理,設計了如下一套實驗裝置: 實驗室可供選用的藥品:濃氨水、純堿、大理石、稀鹽酸、稀硫酸、熟石灰、氯化銨、氯化鈉。 (1)A、D中最合適的試劑(填名稱)為A　　　　　;D　　　　　　　。 (2)本實驗具體操作過程中,應先通　　　氣體,再通　　　　氣體;原因是　　　　　　　　　　　　。 (3)指出該裝置中的錯誤(至少兩處):　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)在改進裝置后,該同學進行了實驗,實驗所用的飽和NaCl溶液中含溶質58.5 g,實驗最后得到無水碳酸鈉26.0 g,則其產率為多少?該同學針對其實驗結果,認真分析了造成損失的原因,發(fā)現(xiàn)其操作步驟并沒有錯誤,則主要原因是　。 (5)在侯氏制堿法工業(yè)生產中,原料的利用率高,大大降低了成本。請問本實驗中哪些物質可重復利用?　　　　　　　　　　　　。 解析：本題以侯氏制堿法的原理為切入點,分別考查藥品的選用、操作過程分析、實驗裝置評價、化學計算、化工生產原理等。根據反應原理,實驗操作過程為:先制得NH3(左邊裝置)和CO2(右邊裝置),再將制得的氣體依次通入飽和食鹽水中即得碳酸氫鈉晶體,再加熱碳酸氫鈉晶體就可以得到純堿。 答案：(1)氯化銨和熟石灰　稀鹽酸　 (2)NH3　CO2　CO2在水中溶解度小,先通NH3至飽和,有利于NaHCO3析出　 (3)B、C之間缺少止水夾;B裝置沒有與大氣相通,為密閉裝置;通NH3的導管伸入液面以下(任填兩種即可) (4)根據鈉元素守恒,得關系式:2NaCl~Na2CO3,m(Na2CO3)≈49.1%;NaHCO3在水中有部分溶解,未能全部沉淀出來　(5)NH4Cl、CO2