高中化 1.3 纯碱的生产每课一练 新人教版选修2

课题3纯碱的生产(时间：30分钟)考查点一路布兰制碱法1．(1)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H2SO4反应制Na2SO4；2NaCl＋H2SO4eq\o(=,\s\up7(△))Na2SO4＋2HCl↑②用焦炭还原Na2SO4制Na2S；Na2SO4＋4Ceq\o(=,\s\up7(煅烧))Na2S＋4CO↑③用硫化钠与石灰石反应制Na2CO3；Na2S＋CaCO3eq\o(=,\s\up7(煅烧))Na2CO3＋CaS(2)下列说法正确的是 ()。A．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．该方法对环境污染较小解析依据氧化还原反应是有化合价变化的反应可知，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；第②步产生的CO是大气污染物，故C、D错。答案B考查点二纯碱小苏打及其用途2．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C3．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______________________________________________________________________________________________________________________________。(2)作为泡沫灭火器的药品，选用________，因为_________________________________________________________________________________________。(3)用于洗涤餐具及实验室的玻璃仪器等，选用________，因为______________________________________________________________________________。(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)解析由两者的性质可知：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。答案(1)A中和等量的H＋，Na2CO3比NaHCO3的用量少(质量比为53∶84)(2)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)ANa2CO3碱性强，洗涤效果好(4)B要适量中和部分胃酸，若用苏打，碱性太强，腐蚀性强，不利于人体的健康考查点三氨碱法4．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↓＋NH4Cl2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋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”都有一定的局限性解析“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。答案B5．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溶解度较小解析氨碱法制取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。答案A6．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：_____________________________________________________。(2)写出“联合制碱法”有关反应的化学方程式：___________________________________________________________________________________。(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？________________________________________________。(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”总反应列出计算原子利用率的表达式：原子利用率(%)＝_________________。解析氨碱法的原料：氯化钠、碳酸钙(或二氧化碳)及氨。工艺流程：CaCO3eq\o(=,\s\up7(高温))CaO＋CO2↑CO2＋NH3＋H2O=NH4HCO3，NaCl＋NH4HCO3=NaHCO3↓＋NH4Cl，2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(煅烧))Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑，CaO＋H2O=Ca(OH)2，产生CaCl2的反应：Ca(OH)2＋2NH4Cleq\o(=,\s\up7(△))CaCl2＋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，2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋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＝eq\f(106,106＋107)×100%＝49.77%。答案(1)2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))2NH3↑＋CaCl2＋2H2O(2)NH3＋CO2＋H2O=NH4HCO3NaCl＋NH4HCO3=NaHCO3↓＋NH4Cl2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(煅烧))Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑(3)“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)eq\f(106,106＋107)×100%＝49.77%7．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)实验室提纯粗盐的实验操作依次为：取样、__________、沉淀、__________、__________、冷却结晶、__________、烘干。(3)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______________________．(4)碳酸化后过滤，滤液D最主要的成分是______________(填写化学式)，检验这一成分的阴离子的具体方法是：__________________________。(5)氨碱法流程中氨是循环使用的，为此，滤液D加入石灰水产生氨。加石灰水后所发生的反应的离子方程式为：____________________________。(6)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过量的沉淀剂，为不引入新的杂质则选用Na2CO3。(2)考查考生对粗盐提纯的基本技能操作：取样→溶解→沉淀→过滤→蒸发→冷却→结晶→过滤→烘干。(3)氨化后的氯化钠溶液中通入CO2酸化，因在氨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。(4)滤液中含有NH4Cl，Cl－的检验通常是用HNO3酸化的AgNO3溶液，若能产生白色沉淀，即可证明Cl－的存在。(5)离子方程式是NH4＋NH3↑＋H2O。(6)设样品质量为m1，加热后固体质量为m2。2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(高温))Na2CO3＋CO2↑＋H2OΔm168 62x m1－m2x＝eq\f(84（m1－m2）,31)则NaHCO3的质量分数为：ω(NaHCO3)＝eq\f(84（m1－m2）,31m1)。答案(1)Ca(OH)2或CaONa2CO3(2)溶解过滤蒸发过滤(3)有晶体析出(或出现浑浊)碳酸钠溶解度比碳酸氢钠大(4)NH4Cl取少量试样，加硝酸酸化，加硝酸银溶液有白色沉淀，该阴离子是氯离子(5)NH4＋＋OH－NH3↑＋H2O(6)w(NaHCO3)＝eq\f(84（m1－m2）,31m1)(m1表示反应前样品质量，m2表示加热后固体的质量)考查点四联合制碱法8．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．以上全是解析联合制碱反应为：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)eq\o(=,\s\up10(高温),\s\do10(催化剂))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。答案D9．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C10．侯氏制碱法的步骤如下图：eq\x(\a\al(饱和食,盐水))eq\o(→,\s\up10(通入足量NH3),\s\do10(Ⅰ))eq\x(\a\al(饱和氨,盐水))eq\o(→,\s\up10(通入足量CO2),\s\do8(Ⅱ))eq\x(悬浊液)eq\o(→,\s\up10(),\s\do8(Ⅲ))eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\x(晶体)\o(→,\s\up7(Ⅳ))\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\x(挥发性物质),\x(Na2CO3粉末))),\x(液体)))试回答下列问题：(1)若上述的悬浊液是NaHCO3和NH4Cl的混合液，则Ⅰ和Ⅱ的总反应为_____________________________________________________________________________________________________________________________。(2)由这一反应可知NaCl比NaHCO3溶解度______________________。(3)Ⅲ的操作叫____________。(4)Ⅳ的操作叫____________。解析(1)从生成物是NaHCO3和NH4Cl两种物质不难写出Ⅰ、Ⅱ的总反应式：NaCl＋NH3＋CO2＋H2O=NaHCO3↓＋NH4Cl。(2)显然溶解度NaCl>NaHCO3，所以在NaCl的饱和溶液中才会析出NaHCO3。(3)把不溶晶体与液体分离的方法称为过滤。(4)Ⅳ操作是对NaHCO3进行加热，使其分解，同时使挥发性物质气化而除去答案(1)NaCl＋NH3＋CO2＋H2O=NaHCO3↓＋NH4Cl(2)大(3)过滤(4)灼烧11．下图表示的是侯氏制碱法工艺流程示意图。请回答：(1)母液Ⅱ中所溶解的主要物质是________(写物质的化学式)。母液Ⅱ中含