高中化学人教版化学与技术第一章走进化学工业纯碱的生产 微课

人教版化学高二选修2第一单元课题3纯碱的产生产同步练习一、选择题1.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答案：C解析：解答：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。分析：本题考查碳酸钠和碳酸氢钠的鉴别，熟练掌握碳酸囊额碳酸氢钠的化学性质是解题的关键​。2.纯碱是一种重要的化工原料。目前制碱工业主要有“氨碱法”和“联合制碱法”两种工艺。下列说法不正确的是 ()。A．“联合制碱法”和“氨碱法”的化学反应原理中都有下列化学反应NH3＋CO2＋NaCl＋H2O=NaHCO3↓＋NH4Cl2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑B．“联合制碱法”生产中有氨的循环利用工艺C．“氨碱法”生产中有氨的循环利用工艺D．“联合制碱法”和“氨碱法”都有一定的局限性答案：B解析：解答：“氨碱法”将NH4Cl和Ca(OH)2再反应，使NH3循环利用；“联合制碱法”是制得纯碱和副产品氯化铵。分析：本题考查纯碱工业（侯氏制碱法）、氨碱工业在工作原理上的联系与区别。3.工业上常用氨碱法制取碳酸钠(将氨气和二氧化碳先后通入饱和食盐水而析出小苏打，再经过滤、焙烧而得到纯碱)，但却不能用氨碱法制碳酸钾，这是因为在溶液中 ()。A．KHCO3溶解度较大B．KHCO3溶解度较小C．K2CO3溶解度较大D．K2CO3溶解度较小答案：A解析：解答：氨碱法制取Na2CO3的原理是，在精制的食盐水中分别通入NH3、CO2，由于NaHCO3溶解度不大，当Na＋、HCO3－浓度较大时便析出NaHCO3晶体，将过滤得到的NaHCO3煅烧得Na2CO3，由于KHCO3溶解度较大，无法从溶液中析出，故无法利用其分解制取K2CO3。分析：本题考查制取碳酸氢钠的原理、化学物质的量溶解度的大小比较等，题目难度不大。4.属于联合制碱法优点的是 ()。A．氨和二氧化碳由合成氨厂提供B．母液可回收氯化铵C．氯化钠的利用率达90%以上D．以上全是答案：D解析：解答：联合制碱反应为：NaCl＋H2O＋NH3＋CO2=NaHCO3↓＋NH4Cl，合成氨厂为制备原料H2，同时得副产物CO2：CO＋H2O(g)CO2＋H2，故A对；由联合制碱反应得B对，C项则考查了教材中的数据。分析：本题考查联合制碱法的优点，熟练掌握联合制碱法的流程是解题的关键​。5.反应：NaCl＋CO2＋NH3＋H2O==NaHCO3↓＋NH4Cl是“氨碱法”的重要反应，以下是对该反应涉及的有关知识的部分见解，其中不正确的是()A．该条件下NaHCO3的溶解度较小B．NaHCO3不是纯碱C．析出固体后的溶液为NaHCO3的不饱和溶液D．析出晶体后的溶液为NaHCO3的饱和溶液答案：C解析：解答：该条件下NaHCO3的溶解度不大，因此析出NaHCO3。析出后应为NaHCO3的饱和溶液。分析：本题考查碳酸氢钠的溶解度、饱和溶液的概念等，题目难度不大。6.向饱和Na2CO3溶液中通入足量CO2，结果有晶体析出，对析出晶体的原因分析不正确的是()A．相同温度下，Na2CO3的溶解度大于NaHCO3B．溶液中溶剂减少了C．溶质质量增加了D．反应过程放热答案：D解析：解答：本题考查的是Na2CO3与CO2反应的知识，根据反应方程式Na2CO3＋CO2＋H2O==2NaHCO3可以得出：通过反应，溶剂质量减少，溶质质量增加，由于Na2CO3的溶解度大于NaHCO3，因此有NaHCO3晶体析出。分析：本题考查碳酸钠和碳酸氢钠的性质、溶解性等。7.下列关于工业生产说法错误的是()A．在侯氏制碱工业中，向饱和氯化钠溶液中先通氨气，后通二氧化碳B．在硫酸工业、合成氨工业中，皆采用循环操作提高原料利用率C．在侯氏制碱工业中，二氧化碳可以循环利用D．硫酸工业中，用水来吸收三氧化硫答案：D解析：解答：硫酸工业中，是用%的浓硫酸来吸收三氧化硫，如果用水来吸收，则会产生酸雾，影响产率，D选项错误。分析：本题考查纯碱工业的基本操作和工作原理以及联合制碱法的优点。8.温度/℃溶解度/g盐0102030NH4ClNH4HCO3NaHCO3NaCl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答案：C解析：解答：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。分析：本题考查复分解反应发生的条件、化学物质的溶解度等，题目难度中等。9.下列物质的用途中不正确的是()A．纯碱：制糕点B．小苏打：发酵粉主要成分C．过氧化钠：制O2D．碳酸氢钠：治疗胃酸答案：A解析：解答：小苏打是NaHCO3的俗名，它可用于制糕点、作发酵粉以及治疗胃酸过多等。2Na2O2＋2H2O==4NaOH＋O2↑，可用Na2O2来制O2。分析：本题考查碳酸钠和碳酸氢钠的用途，熟练掌握性质决定用途的原则是解题的关键​。10.要除去硫酸钠里混有的少量碳酸钠，应加入的物质是()A．氯化钡溶液 B．稀硫酸C．石灰水 D．氢氧化钠答案：B解析：解答：加入BaCl2会使SO42-沉淀，使Na2SO4质量减少；加入Ca(OH)2会生成CaSO4沉淀；加入NaOH与二者不反应；加入适量的稀H2SO4可以除去Na2CO3。分析：本题考查混合物的分离、提纯和除杂，以及碳酸钠和碳酸氢钠的性质。是一种化工原料，可以制备一系列物质(见下图)。下列说法正确的是()A．25℃，NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3的大B．石灰乳与Cl2的反应中，Cl2既是氧化剂，又是还原剂C．常温下干燥的Cl2能用钢瓶贮运，所以Cl2不与铁反应D．图中所示转化反应都是氧化还原反应答案：B解析：解答：A项Na2CO3比NaHCO3的溶解度大；C项因果关系不对；D项制取Na2CO3的过程不涉及氧化还原反应。分析：本题考查探究碳酸钠与碳酸氢钠的性质、氯化钠的用途、氧化还原反应等，题目难度中等。12.把克小苏打和碳酸钠晶体(Na2CO3·10H2O)组成的混合物溶于水，配制成100毫升溶液，测得其中钠离子的浓度为L，若将等质量的混合物加热到恒重，则加热后残留固体物质的质量为()A． B．C． D．答案：B解析：解答：由题意知：钠离子的物质的量为：n(Na＋)＝·L－1×＝，加热后的产物为Na2CO3，故其质量为：×106g/mol＝。分析：本题考查根据离子守恒的计算、探究碳酸钠与碳酸氢钠的性质，熟练掌握碳酸氢钠的热不稳定性是解题的关键​。13.下列实验中，没有白色沉淀或晶体析出的是()A．饱和石灰水中加入少量NaOH固体B．饱和碳酸钠溶液中通入足量的CO2C．氯化钙溶液中通入少量CO2D．碳酸钠溶液中加入氯化钡溶液答案：C解析：解答：A项加入NaOH固体溶解时放热，而Ca(OH)2的溶解度随温度升高而降低，有晶体析出；B项通入足量的CO2后生成NaHCO3，其溶解度小于Na2CO3的；C项中CaCl2与CO2不反应；D项中二者反应生成碳酸钡沉淀。分析：本题考查复分解发生的条件、化学反应的实验现象等，熟练掌握复分解反应是解题的关键​。14.下列除去杂质的实验方法不正确的是 ()。A．除去Na2CO3固体中的少量NaHCO3，置于坩埚中加热B．除去SO3中的少量SO2，可通入适量的O2C．除去合成氨中生产的NH3中的N2、H2，可采用降温的方法D．纯碱生产中所得的NH4Cl和NaHCO3混合物，可采用结晶过滤的方法分离答案：解析：解答：合成近生产NH3中降温，NH3液化分离，而N2、H2可循环利用；纯碱生产中所得的NH4Cl和NaHCO3，NaHCO3的溶解度小，可采用结晶过滤方法。分析：本题考查混合物的除杂，熟练掌握碳酸钠与碳酸氢钠的性质是解题的关键​。15.与氨碱法比较，下列关于联合制碱法优点的判断中不正确的是()A．提高了原料的原子利用率B．降低了生产成本C．减少了环境污染D．减轻了对设备的腐蚀答案：D解析：解答：联合制碱法把氯化氨和纯碱两种产品联合生产，提高了食盐利用率，缩短了生产流程，减少了对环境污染。分析：本题考查纯碱工业（侯氏制碱法）比较氨碱法制纯碱的优点，题目难度不大。16.向·L－1NaOH溶液中通入过量CO2后，溶液中存在的主要离子是()。A．Na＋、CO32－ B．Na＋、HCO3－C．HCO3－、CO32－ D．Na＋、OH－答案：B解析：解答：正确解出此题需看清楚CO2是过量的，无论多少NaOH与过量CO2反应都生成NaHCO3。因此本题重在考查学生对题给信息的把握能力。向NaOH溶液中通入过量CO2发生的反应为NaOH＋CO2=NaHCO3，因此通入过量CO2后溶液中的溶质主要为NaHCO3，主要离子为Na＋、HCO3－。分析：本题考查氢氧化钠溶液与不同量的二氧化碳反应产物的判断，题目难度中等。17.认识反应条件对化学反应的影响，对学好化工生产知识具有重要意义。下列说法不正确的是 ()。A．SO2合成SO3虽然属于放热反应，但工业上合成SO3时仍需加热B．合成氨工业采用高温高压和使用催化剂，因这些条件都符合化学平衡原理C．合成纯碱的过程中，应首先向饱和食盐水中通入NH3，再通入足量CO2D．通过加压降温的方法可获得制备NH3的原料气N2答案：B解析：解答：合成氨反应是放热反应，从化学平衡的角度分析，低温更有利于合成氨，B项不正确。分析：本题考查反应条件对化学反应的影响，熟练掌握各种化学工艺是解题的关键​。18.要除去硫酸钠里混有的少量碳酸钠，应加入的物质是()A．氯化钡溶液 B．稀硫酸C．石灰水 D．氢氧化钠答案：B解析：解答：加入BaCl2会使SO42-沉淀，使Na2SO4质量减少；加入Ca(OH)2会生成CaSO4沉淀；加入NaOH与二者不反应；加入适量的稀H2SO4可以除去Na2CO3。分析：19.关于NaHCO3的性质，下列说法正确的是(双选)()A．和酸反应放出等量的CO2所消耗的酸比Na2CO3少B．相同温度下溶解度比Na2CO3要大C．热稳定性比Na2CO3大D．NaHCO3只能和酸作用不能和碱作用答案：A解析：解答：A项中生成等量的CO2时，消耗的酸Na2CO3多，A正确；B项NaHCO3的溶解度小于Na2CO3的，B错误；C中NaHCO3热稳定性小，C错误；D项NaHCO3和酸、碱都能反应，D错误。分析：本题考查碳酸钠与碳酸氢钠的性质的相同点和不同点，题目难度不大。20.某纯碱厂技术科的人员对该厂纯碱样品的质量进行检验。其中能够说明纯碱样品中可能含有杂质(NaHCO3)的实验是()①样品溶于水，并加入足量的澄清石灰水，变浑浊；②样品溶于水，并加入足量的BaCl2溶液，变浑浊；③样品在硬质试管中加强热，排出的气体通入澄清石灰水，变浑浊；④向样品中滴加稀盐酸，排出的气体通入澄清石灰水，变浑浊。A．①②③ B．①③④C．①②④ D．只有③答案：D解析：解答：依据纯碱(Na2CO3)与NaHCO3的性质不同进行区别，Na2CO3、NaHCO3都能与Ca(OH)2反应产生沉淀，即Na2CO3＋Ca(OH)2==CaCO3↓＋2NaOH，2NaHCO3＋Ca(OH)2==CaCO3↓＋2H2O＋Na2CO3；Na2CO3、NaHCO3都能与盐酸反应放出气体，即Na2CO3＋2HCl==2NaCl＋H2O＋CO2↑，NaHCO3＋HCl==NaCl＋H2O＋CO2↑，所以①、④不能说明样品中是否含有NaHCO3。由于BaCl2＋Na2CO3==BaCO3↓＋2NaCl，而NaHCO3不能与BaCl2反应，所以②中浑浊现象只能说明Na2CO3一定存在，不能确定是否有NaHCO3，而2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑，Na2CO3受热不分解，所以③中现象一定能说明有NaHCO3存在。分析：本题考查碳酸氢钠的检验，熟练掌握碳酸钠与碳酸氢钠的性质是解题的关键​。二．非选择题21.苏打和小苏打有着广泛的应用。试从反应物用量角度说明在下列用途中选A(苏打)还是B(小苏打)，并说明原因。(1)做面条时防止面粉较长时间储存变酸味，常加入适量的面碱，选用______，因为______________________________________________________________________________________________________________________________。答案：A|中和等量的H＋，Na2CO3比NaHCO3的用量少(质量比为53∶84)(2)作为泡沫灭火器的药品，选用________，因为_________________________________________________________________________________________。答案：B|产生等量的CO2时，NaHCO3比Na2CO3的用量少(质量比为84∶106)，且产生CO2的速率快(3)用于洗涤餐具及实验室的玻璃仪器等，选用________，因为______________________________________________________________________________。答案：A|Na2CO3碱性强，洗涤效果好(4)治疗胃酸过多时，选用________，因为________________________________________________________________________。(提示：二者水溶液均显碱性，且苏打的碱性强)答案：B|要适量中和部分胃酸，若用苏打，碱性太强，腐蚀性强，不利于人体的健康解析：解答：由两者的性质可知：Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋H2O＋CO2↑，NaHCO3＋HCl=NaCl＋H2O＋CO2↑，中和等量酸时消耗苏打的质量相对小；产生等量CO2时消耗小苏打少；而作洗涤剂和中和胃酸时均利用其碱性，苏打碱性强，洗涤效果好，但碱性太强，不利于健康，故治疗胃酸过多应使用小苏打。分析：本题考查碳酸钠与碳酸氢钠的性质和用途，熟练掌握碳酸钠与碳酸氢钠的性质是解题的关键​。22.纯碱是一种重要的化工原料。目前制碱工业主要有“氨碱法”和“联合制碱法”两种工艺。请按要求回答问题：(1)“氨碱法”产生大量CaCl2废弃物，请写出该工艺中产生CaCl2的化学方程式：_____________________________________________________。答案：2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O(2)写出“联合制碱法”有关反应的化学方程式：____________________________________________________________________。答案：NH3＋CO2＋H2O=NH4HCO3|NaCl＋NH4HCO3=NaHCO3↓＋NH4Cl|2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑(3)CO2是制碱工业的重要原料，“联合制碱法”与“氨碱法”中CO2的来源有何不同？________________________________________________。答案：“联合制碱法”中的CO2来源于合成氨厂，“氨碱法”中的CO2来源于煅烧石灰石(4)绿色化学的重要原则之一是提高反应的原子利用率。根据“联合制碱法”总反应列出计原子利用率的表达式：原子利用率(%)＝_________________。答案：×100%＝%解析：解答：氨碱法的原料：氯化钠、碳酸钙(或二氧化碳)及氨。工艺流程：CaCO3CaO＋CO2↑CO2＋NH3＋H2O=NH4HCO3，NaCl＋NH4HCO3=NaHCO3↓＋NH4Cl，2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑，CaO＋H2O=Ca(OH)2，产生CaCl2的反应：Ca(OH)2＋2NH4ClCaCl2＋2NH3↑＋2H2O，该反应的CaCl2中的Cl－来源于NaCl，Ca2＋来源于CaCO3，产生无用的CaCl2，降低了NaCl的利用率。联合制碱法：NH3和CO2来源于合成氨厂工艺流程：NH3＋CO2＋H2O=NH4HCO3，NaCl＋NH4HCO3=NaHCO3↓＋NH4Cl，2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑。eq\x(\a\al(滤液含NH4Cl、NaHCO3、,NaCl、NH4HCO3))eq\o(→,\s\up10(降温、通入NH3),\s\do8(加NaCl固体))eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(析出NH4Cl固体,滤液→再一次循环利用))依据总反应：2NaCl＋CO2＋H2O＋2NH3=Na2CO3＋2NH4Cl可得：原子利用率＝×100%＝%。分析：本题考查联合制碱法的工艺流程、绿色化学等，熟练掌握原子利用率的计算是解题的关键​。23.我国化工专家侯德榜的侯氏制碱法为世界制碱工业作出了突出贡献。他以NaCl、NH3、CO2等为原料制得NaHCO3，进而生产出纯碱，有关反应的化学方程式为：NH3＋CO2＋H2O==NH4HCO3NH4HCO3＋NaCl==NaHCO3↓＋NH4Cl2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑(1)碳酸氢铵与饱和食盐水反应，能析出碳酸氢钠晶体的原因是________(填字母标号)。a．碳酸氢钠难溶于水b．碳酸氢钠受热易分解c．碳酸氢钠的溶解度相对较小，所以在溶液中首先结晶析出答案：c(2)某探究活动小组根据上述制碱原理，进行碳酸氢钠的制备实验，同学们按各自设计的方法实验。①一位同学将二氧化碳气体通入含氨的饱和食盐水中制备碳酸氢钠，实验装置如下图所示(图中夹持、固定用的仪器未画出)：试回答下列有关问题：(Ⅰ)乙装置中的试剂是_________________________；(Ⅱ)丁装置中稀硫酸的作用是____________________________________。(Ⅲ)实验结束后，分离出NaHCO3晶体的操作是__________(填分离操作的名称)。②另一位同学用下图中戊装置(其他装置未画出)进行实验：(Ⅰ)实验时，须先从________管通入________气体，再从________管通入________气体；(Ⅱ)有同学建议在戊装置的b管下端连接己装置，原因是____________________________________________________________。答案：①(Ⅰ)饱和碳酸氢钠溶液|(Ⅱ)吸收未反应的NH3(答“防止倒吸”或“吸收CO2”不可以)|(Ⅲ)过滤②(Ⅰ)a|NH3|b|CO2|(Ⅱ)增大气体与溶液接触面积，提高CO2吸收率(3)请你再写出一种实验室制取少量碳酸氢钠的方法：______________________________。答案：往烧碱溶液中通入过量CO2(或往饱和Na2CO3溶液中通入过量CO2等，其他合理方法均可)解析：解答：(1)在溶液中溶解度最小的物质最先析出。(2)①除去CO2中的HCl用饱和NaHCO3溶液；H2SO4吸收挥发出来的NH3；NaHCO3以固体形式析出，应采用过滤操作。②侯氏制碱法应向饱和NaCl溶液中先通NH3后通CO2，因为NH3溶解度大，可吸收更多CO2，生成较多NaHCO3固体；NH3极易溶于水，易发生倒吸，所以从a管进入；己为多孔球泡，可增大接触面积。(3)可利用以下反应原理制备NaHCO3：NaOH＋CO2==NaHCO3，Na2CO3＋CO2＋H2O==2NaHCO3。分析：本题考查纯碱工业（侯氏制碱法）、探究碳酸钠与碳酸氢钠的性质，熟练掌握有关化学实验的设计是解题的关键​。24.“套管实验”是将一支较小的试管装入另一试管中，经组装来完成原来需要两支或更多试管进行的实验。因其有许多优点，近年来被广泛开发并应用于化学实验中。下面这个实验为“套管实验”，实验装置如图，小试管中部有沾上无水硫酸铜粉末的脱脂棉。请观察实验装置，分析实验原理，并回答下列问题：(1)整个实验过程中，能观察到的现象为：①烧杯A中________；②小试管中________________________________________________________________________；③烧杯B中________________________________________________________________________；答案：①有气泡冒出|②脱脂棉变蓝，试管内壁有水珠产生|③有气泡