2022年高中化学人教版选修二（学业分层测评）第一单元 走进化学工业 学业分层测评3含解析

学业分层测评(三)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．反应NaCl＋CO2＋NH3＋H2O=NaHCO3↓＋NH4Cl是著名的侯氏制碱法的重要反应。下面是4位同学对该反应涉及的有关知识发表的部分见解。其中不正确的是()【解析】析出NaHCO3后的溶液为NaHCO3的饱和溶液。【答案】C2．1892年比利时人索尔维以NaCl、CO2、NH3、H2O为原料制得了纯净的Na2CO3，该法又称氨碱法，其主要生产流程如下：下列有关说法中不正确的是()A．从理论上看，循环生产时不需要再补充NH3B．从绿色化学原料充分利用的角度看，该方法有两个明显的缺陷是：氯化钠未能充分利用和产生CaCl2废弃物C．氨碱法生产过程中将NH4Cl作为一种化工产品，不再生产NH3来循环使用D．从理论上看，每再生产1molNa2CO3，再补充的物质及其物质的量分别是2molNaCl和1molCO2【解析】工业制碱的原理涉及反应：NaCl＋NH3＋CO2＋H2O=NaHCO3↓＋NH4Cl,2NaHCO3eq\o(=,\s\up15(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑。索尔维法用生成的氯化铵制备氨气，将氯化铵进行了循环利用，所以从理论上讲，是不需要补充氨的。但是在生产过程中，NaCl母液被弃去，氯化铵制备氨气生成了无用的氯化钙，这两点是索尔维法的缺陷。根据反应关系式及原子守恒，从理论上看每生产1molNa2CO3，再补充的物质及其物质的量分别是2molNaCl和1molCO2。【答案】C3．我国化工专家侯德榜根据NaHCO3溶解度比NaCl、Na2CO3、NH4HCO3、NH4Cl溶解度都小的性质，运用CO2＋NH3＋H2O＋NaCl=NaHCO3↓＋NH4Cl的反应原理制备纯碱。下面是在实验室进行模拟实验的生产流程示意图：气体A的饱和溶液eq\o(→,\s\up15(加入食盐),\s\do15(Ⅰ))A和食盐的饱和溶液eq\o(→,\s\up15(通入足量气体B),\s\do15(Ⅱ))悬浊液eq\o(→,\s\up15(过滤),\s\do15(Ⅲ))晶体,Ⅳ纯碱则下列叙述错误的是()A．A气体是NH3，B气体是CO2B．第Ⅲ步得到的晶体是发酵粉的主要成分C．第Ⅲ步操作用到的主要玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒D．第Ⅳ步操作的主要过程有溶解、蒸发、结晶【解析】侯氏制碱法是先制得氨化的饱和食盐水，再往其中通入CO2(即往饱和食盐水中依次通入足量的NH3、CO2，不能依次通入CO2、NH3，因为NH3在水中的溶解度远远大于CO2的溶解度，先将溶液氨化后，吸收CO2的效果更好)，第Ⅱ步即得到NaHCO3悬浊液，第Ⅳ步应将NaHCO3加热分解，以得到Na2CO3。【答案】D4．在制小苏打(NaCl＋CO2＋NH3＋H2O=NaHCO3↓＋NH4Cl)的操作中，应在饱和食盐水中()A．先通入CO2，达到饱和后再通入NH3B．先通入NH3，达到饱和后再通入CO2C．CO2和NH3同时通入D．以上三种方法都行【解析】CO2在NaCl溶液中溶解度小，先通NH3溶液呈碱性，能溶解大量的CO2，生成大量的HCOeq\o\al(－,3)，从而析出大量的NaHCO3晶体。【答案】B5．纯碱和小苏打是厨房中两种常见的用品，它们都是白色固体，下列区分这两种物质的方法中正确的是()A．分别用砂锅加热两种样品，全部分解挥发没有残留物的是小苏打B．用洁净铁丝蘸取两种样品在煤气火焰上灼烧，使火焰颜色发生明显变化的是小苏打C．用两只小玻璃杯，分别加入少量的两种样品，再加入等量的食醋，产生气泡快的是小苏打D．先将两样品配成溶液，分别加入澄清石灰水，无白色沉淀生成的是小苏打【解析】小苏打NaHCO3分解生成Na2CO3、H2O和CO2，有Na2CO3残留，A项错误；纯碱和小苏打的火焰颜色均为黄色，B项错误；二者的溶液中分别加入澄清石灰水，均有CaCO3沉淀生成，D项错误。【答案】C6．下面是几种物质在指定温度下的溶解度(g/100H2O)工业上将相同物质的量的NaCl、CO2、NH3在30℃时配成溶液，此时溶液中无晶体。当降温至某温度时，开始析出晶体，此晶体是()A．NH4Cl B．NH4HCO3C．NaHCO3 D．NaCl【解析】在配成的混合溶液中，由于CO2和NH3发生反应：CO2＋H2O＋NH3=NHeq\o\al(＋,4)＋HCOeq\o\al(－,3)，溶液中存在的离子有Na＋、Cl－、NHeq\o\al(＋,4)、HCOeq\o\al(－,3)。从30℃时降温，溶解度小的物质将析出。据表中数据可知：随温度的降低，NaHCO3的溶解度始终保持最小，故析出的物质应是NaHCO3。【答案】C7.把NH4Cl从几乎饱和NaHCO3溶液中分离出来是联合制碱法中的关键。为此，应向混合溶液中通入某种气体，同时加入磨细的食盐，可析出不含NaHCO3的NH4Cl。NH4Cl和NaCl共同存在时的溶解度曲线如图所示，下列操作正确的是()组别通入气体控制温度ACO230～40BCO20～10CNH330～40DNH30～10【解析】析出NH4Cl应选择NH4Cl的溶解度很小的范围，即0～10℃，同时通入NH3以增大溶液中NHeq\o\al(＋,4)的浓度，利于NH4Cl的析出。【答案】D8．工业上常用氨碱法制取Na2CO3，将NH3和CO2先后通入饱和食盐水而析出小苏打，再经过滤、煅烧得纯碱。但却不能用此方法制取K2CO3，其主要原因是()A．KHCO3溶解度较大B．KHCO3溶解度较小C．K2CO3溶解度较小D．K2CO3溶解度较大【解析】一般金属的碳酸氢盐的溶解度大于其碳酸盐的溶解度。钾盐就符合这一规律。【答案】A9．下列说法中不正确的是()A．用联合制碱法制造纯碱和氯化铵，原料的利用率高，全然不必考虑环境保护的问题B．化工生产技术始终是在不断创新中发展，侯氏制碱法也还需要改进C．社会对纯碱的需求是纯碱生产技术创新发展的原动力D．纯碱生产技术的再创新需要多门学科、多种技术的协同作用【解析】化工生产一般都会产生污染物，要科学地评价纯碱生产技术及其他化工生产技术。【答案】A10．1791年，法国医生路布兰首先获得制碱专利，以食盐、浓硫酸、石灰石、煤为原料制碱，该方法分三步：①用NaCl与浓H2SO4反应制Na2SO4：2NaCl＋H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up15(△))Na2SO4＋2HCl↑②用焦炭还原Na2SO4制Na2S：Na2SO4＋2Ceq\o(=,\s\up15(煅烧))Na2S＋2CO2↑③用硫化钠与石灰石反应制Na2CO3：Na2S＋CaCO3eq\o(=,\s\up15(煅烧))Na2CO3＋CaS下列说法正确的是()A．第②③两步都是氧化还原反应B．只有第②步是氧化还原反应C．该方法对生产设备基本没有腐蚀D．该方法成本较低【解析】依据氧化还原反应是有化合价变化的反应可知，只有第②步是氧化还原反应，故A错，B对；该生产中产生HCl，对生产设备严重酸蚀；该方法具有原料利用不充分、成本较高等特点，故C、D错。【答案】B[能力提升]11．1892年，比利时人索尔维以NaCl、CO2、H2O、NH3为原料生产Na2CO3，叫索尔维法。其主要步骤是：①在NH3饱和的NaCl溶液中通入CO2制得NaHCO3；②再将NaHCO3焙烧制得纯碱，CO2循环使用；③在析出小苏打的母液中加入生石灰，生成的NH3循环使用。1940年，我国著名化工专家侯德榜先生，冲破了索尔维法的技术封锁，并加以改进，用NaCl固体代替生石灰，加入母液使NH4Cl晶体析出，生产出纯碱和氯化铵。这便是举世闻名的侯氏制碱法。试回答：(1)在氨饱和的NaCl溶液中通入CO2的两步反应方程式为________________________________________________________________________________________________________。(2)不能在NaCl溶液中通入CO2制NaHCO3的原因是________________________________________________________________________________________________________。(3)析出小苏打的母液中加入生石灰的反应方程式是________________________________________________________________________________________________________。(4)侯氏制碱法与索尔维法相比，其优点是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。【解析】通入氨气后，氨气在水溶液中发生反应：NH3＋H2ONH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－；再通入CO2后发生反应CO2＋OH－=HCOeq\o\al(－,3)，可以使溶液中HCOeq\o\al(－,3)的浓度变大，由于NaHCO3溶解度较小，所以可析出NaHCO3晶体；母液中含有NH4Cl，加入生石灰可生成NH3和CaCl2。副产品NH4Cl可用作肥料；析出NH4Cl的母液循环使用，提高NaCl利用率；不生成CaCl2。【答案】(1)NH3＋H2O＋CO2=NH4HCO3，NH4HCO3＋NaCl=NH4Cl＋NaHCO3↓(2)H2CO3的酸性比盐酸的弱，CO2与NaCl不反应(3)2NH4Cl＋CaO=CaCl2＋H2O＋2NH3↑(4)使NH4Cl析出，可作氮肥；不生成CaCl2；原料NaCl充分利用12．工业生产纯碱的工艺流程示意图如下：完成下列填空：(1)粗盐水加入沉淀剂A、B除杂质(沉淀剂A来源于石灰窑厂)，写出A、B的化学式。A____________；B____________。(2)工业生产纯碱工艺流程中，碳酸化时产生的现象是____________。碳酸化时没有析出碳酸钠晶体，其原因是____________。(3)碳酸化后过滤，滤液D最主要的成分是__________(填化学式)，检验这一成分的阴离子的具体方法是：________________________________________________________________________________________________________。(4)氨碱法流程中氨是循环使用的，为此，滤液D加入石灰水加热产生氨气。加石灰水后发生反应的离子方程式为____________________________________________________。(5)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，纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为：________________________________________________________________________________________________________。(注明你的表达式中所用的有关符号的含义)。【解析】(1)根据沉淀剂A的来源，可知A可能是CaO或Ca(OH)2。B的作用是用来除去加入的过量沉淀剂，为不引入新的杂质则选用Na2CO3。(2)氨化后的氯化钠溶液中通入CO2酸化，因为在氨气的作用下会产生碳酸氢钠：NaCl＋NH3＋H2O＋CO2=NaHCO3↓＋NH4Cl，由于NaHCO3的溶解度较小，从溶液中析出。(3)滤液中含有NH4Cl，Cl－的检验通常是用硝酸酸化的AgNO3溶液，若能产生白色沉淀，即可证明Cl－的存在。(5)设样品质量为m1，加热后固体质量为m2。2NaHCO3eq\o(=,\s\up15(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑Δm16862xm1－m2x＝84(m1－m2)/31则NaHCO3的质量分数为：w(NaHCO3)＝84(m1－m2)/31m1。【答案】(1)Ca(OH)2(或CaO)Na2CO3(2)有晶体析出(或出现浑浊)碳酸钠的溶解度比碳酸氢钠大(3)NH4Cl取样，加硝酸酸化，加硝酸银溶液，若有白色沉淀，证明该阴离子是氯离子(4)NHeq\o\al(＋,4)＋OH－eq\o(=,\s\up15(△))NH3↑＋H2O(5)w(NaHCO3)＝eq\f(84m1－m2,31m1)(m1表示反应前样品的质量，m2表示加热后固体的质量)13．我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，探索出了一种生产纯碱的方法，其生产流程可简要表示如下：【导学号：64570008】(1)上述生产纯碱的方法称________，副产品的一种用途为________。(2)沉淀池中发生反应的化学方程式是________________________________________________________________________________________________________。(3)写出上述流程中X物质的分子式为________。(4)从沉淀池中取出沉淀的操作叫_____________________。(5)为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，可取少量试样溶于水后，再滴加________。(6)向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通氨气的作用有________。a．增大NHeq\o\al(＋,4)的浓度，使NH4Cl更多地析出b．使NaHCO3更多地析出c．使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出NH4Cl的纯度【解析】将NH3和CO2两种气体通入NaCl溶液后，发生化学反应：NH3＋CO2＋H2O＋NaCl=NaHCO3↓＋NH4ClNaHCO3溶解度较小，结晶析出；NH4Cl溶解度较大，留在母液中；溶液里还有未反应的NaCl和未结晶的NaHCO3。从母液中提取NH4Cl后，含有NaCl和NaHCO3的溶液循环到沉淀池中再次利用，这样就大大提高了氯化钠的利用率。NaHCO3在煅烧炉中发生化学反应2NaHCO3eq\o(=,\s\up15(Δ))Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑。生成的CO2循环到沉淀池中再次利用。含NH4Cl、NaHCO3、NaCl的母液中通入NH3后，发生反应NH3＋H2ONH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－，这样有利于NH4Cl的析出和NaHCO3转化为Na2CO3。【答案】(1)侯德榜制碱法(或联合制碱法)用做农作物的化肥(其他合理的答案亦可)(2)NH3＋CO2＋H2O＋NaCl=NaHCO3↓＋NH4Cl(3)CO2(4)过滤(5)硝酸酸化的硝酸银溶液(6)ac14．某化学课外活动小组欲制取纯Na2CO3溶液并讨论实验过程中的相关问题。可供选择的试剂有：A．大理石 B．盐酸C．氢氧化钠溶液 D．澄清石灰水三名同学设计的制备实验方案的反应流程分别如下：甲：NaOH溶液eq\o(→,\s\up15(CO2))Na2CO3溶液乙：NaOH溶液eq\o(→,\s\up15(CO2),\s\do15(①))NaHCO3溶液eq\o(→,\s\up15(加热、蒸干、灼烧),\s\do15(②))Na2CO3固体eq\o(→,\s\up15(H2O))Na2CO3溶液丙：NaOH溶液eq\o(→,\s\up15(CO2),\s\do15(③))NaHCO3溶液eq\o(→,\s\up15(NaOH),\s\do15(④))Na2CO3溶液请回答下列问题：(1)请指出甲、乙两方案的主要缺点：甲方案：____________________________________________________；乙方案：_____________________________