练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中化学 > 题目详情
    5．（1）应用氨厂生产的氨气，侯德榜设计了侯氏制碱法，其生产流程如下：

    ①工业合成氨时，通常采用以铁为主的催化剂，在温度为℃和压强为400～500、10～30MPa的条件下合成．
    ②沉淀池中发生反应的化学方程式NH3+CO2+H2O+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓．
    ③上述流程中可循环利用的物质为NH3、CO2（填化学式），副产品为NH4Cl（填化学式）．
    ④与氨碱法生产纯碱比较，侯氏制碱法有什么优点？综合利用原料（氯化钠的利用率提高到了96%）、降低成本、减少环境污染．
    （2）实验室制备纯碱（Na2CO3）的主要步骤为：将饱和NaCl溶液倒入烧杯加热，控制30-35℃，搅拌下分批加入研细的NH4HCO3固体，加料完毕，保温30分钟，静置、过滤得NaHCO3晶体．用少量蒸馏水洗涤除去杂质、抽干，转入蒸发皿中灼烧得Na2CO3固体．
    四种盐在不同温度下的溶解度（g/100g水）表


    温度
    盐　　溶解度    		0℃10℃20℃30℃40℃50℃60℃100℃
    NaCl35.735.836.036.336.637.037.339.8
    NH4HCO311.915.821.027.0----
    NaHCO36.98.19.611.112.714.516.4-
    NH4Cl29.433.337.241.445.850.455.377.3
    ⑤反应温度需要控制在30-35℃，原因是温度高于35℃时碳酸氢铵受热分解剧烈，温度低于30℃又减慢了化学反应的速率；
    为控制此温度范围，通常采取的加热方法为水浴加热．
    ⑥保温30分钟，静置后只析出NaHCO3晶体的原因相同温度下，碳酸氢钠的溶解度小．

    分析 （1）将二氧化碳和氨气、食盐水加入沉淀池中，发生的反应为NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl，得到的沉淀在煅烧炉中发生反应2NaHCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2CO3+H2O+CO2，从而得到Na2CO3，煅烧过程中得到的X为CO2要循环利用（循环II），母液中含有的氯化铵，循环Ⅰ是将未反应的氯化钠返回沉淀池中，铵根离子与碱作用得到的氨气也能循环利用．
    ①氮气和氢气在催化剂作用下高温高压合成氨；在400～500℃时催化剂活性最大，工业上，常采用以铁为主的催化剂，在400～500℃和10～30 MPa的条件下合成氨；
    ②饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳析出碳酸氢钠晶体，氨气、二氧化碳、水和氯化钠发生反应生成碳酸氢钠和氯化铵；
    ③煅烧炉内分解的是碳酸氢钠，产物为CO2和水，而沉淀池中需要通入的气体为CO2；母液中含有的氯化铵铵分解得到的氨气也能循环利用；副产品为氯化铵；
    ④循环Ⅰ中的氯化钠有又返回到沉淀池；
    ⑤水浴加热是把要加热的物质放在水中，通过给水加热达到给物质加热的效果，一般都是把要反应的物质放在试管中，再把试管放在装有水的烧杯中，再在烧杯中插一根温度计，可以控制反应温度，水浴加热的优点是避免了直接加热造成的过度剧烈与温度的不可控性，可以平稳地加热，许多反应需要严格的温度控制，就需要水浴加热．水浴加热的缺点是加热温度最高只能达到100度，碳酸氢铵在低于30℃时分解较少，高于40℃时剧烈分解碳酸氢铵受热分解剧烈，用水浴加热较好；
    ⑥根据图表中碳酸氢钠和碳酸氢铵的溶解度分析，相同温度下，碳酸氢钠的溶解度更小，在溶液中更易析出．

    解答 解：（1）①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10～30MPa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，
    故答案为：400～500；10～30；
    ②沉淀池中，饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳析出碳酸氢钠晶体，反应方程式为：NH3+H2O+CO2+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓，
    故答案为：NH3+H2O+CO2+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓；
     ③碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、CO2和水，可将CO2通入沉淀中循环利用，故X为CO2，母液中铵根离子与碱作用得到的氨气也能循环利用，母液中含有的氯化铵为副产品，
    故答案为：NH3、CO2；NH4Cl；
    ④侯德榜主要是设计了上述流程中的循环I，循环Ⅰ是将未反应的氯化钠返回沉淀池中，循环使用，使原料氯化钠的利用率从70%提高到96%以上，降低成本、减少环境污染，
    故答案为：综合利用原料（氯化钠的利用率提高到了96%）、降低成本、减少环境污染；
    （2）⑤碳酸氢铵在低于30℃时分解较少，高于40℃时剧烈分解碳酸氢铵受热分解剧烈，温度太低又减慢了化学反应的速率，水浴加热优点是避免了直接加热造成的过度剧烈与温度的不可控性，可以平稳地加热，反应将温度需控制在30〜35℃，用水浴加热较好，
    故答案为：温度高于35℃时碳酸氢铵受热分解剧烈，温度低于30℃又减慢了化学反应的速率；水浴加热；
    ⑥碳酸氢铵在20℃时溶解度为21g，碳酸氢钠20℃时溶解度为9.6 g，30℃时为11.1 g，相同温度下，碳酸氢钠的溶解度更小，更易析出．
    故答案为：相同温度下，碳酸氢钠的溶解度小．

    点评 本题考查纯碱工业，为高频考点，把握制备工业流程、混合物分离提纯为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，注意物质的循环使用，题目难度中等．

    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中化学 来源： 题型：选择题

    18．下列说法正确的是（　　）
    A．二氧化碳通过Na2O2粉末后固体物质质量增加
    B．在NaClO溶液中，H+、NH4+、SO42-、Br-可以大量共存
    C．Na2S溶液在空气中长期放置变浑浊的离子方程式为2S2-+O2+4H+=2S↓+2H2O
    D．NH4HCO3溶液中滴加足量NaOH溶液的离子方程式为HCO3-+OH-=CO32-+H2O

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：选择题

    19．COCl2（g）?CO（g）+Cl2（g）△H＞0当反应达到平衡时，下列措施：上述情况中能提高COCl2转化率的是（　　）
    ①升温   
    ②恒容通入惰性气体   
     ③增加CO的浓度    
    ④减压    
    ⑤加催化剂
    ⑥恒压通入惰性气体．
    A．①②④B．①④⑥C．②③⑥D．③⑤⑥

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：选择题

    16．实现下列变化，一定要加入其它物质作氧化剂的是（　　）
    A．CaCO3→CO2B．Cl2→ClO-C．Zn→ZnCl2D．CuO→CuSO4

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：选择题

    3．有人常用废旧报纸包装食品，这是极不卫生的．原因是报纸上除含有多种病菌外，还会含有易使人中毒的多氯联苯和（　　）
    A．铅B．机油C．三氯化锑D．硫

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    10．侯德榜为纯碱和氮肥工业的发展作出了杰出的贡献．下面是实验室中模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的实验装置．
    第一步：连接好装置，检验气密性，在仪器内装入药品．
    第二步：先让一装置发生反应，直到产生的气体不能再在D中溶解时，再通入另一装置中产生的气体，片刻后，D中出现固体．继续向D中通入两种气体，直到不再有固体产生．
    第三步：过滤D中所得的混合物，得到NaHCO3固体．
    第四步：向滤液中加入适量的NaCl粉末，有NH4Cl晶体析出．
    （1）如图所示装置的连接顺序是：a接e；b接d；c接f．

    （2）B中常选用的固体反应物为块状石灰石，C中应选用的液体为饱和NaHCO3溶液，请叙述A中产生气体的原理浓氨水存在以下平衡：NH3+H2O?NH3•H2O?NH4++OH-，浓氨水滴加到生石灰中，生石灰与水反应生成氢氧化钙不仅消耗水使氢氧根浓度增大，平衡逆向移动，而且反应放热，促进NH3•H2O的分解．
    （3）第二步中必须先让A装置先发生反应．
    （4）D中用球形干燥管而不用直导管，其作用是防倒吸．
    （5）第四步中分离出NH4 Cl晶体的操作名称是过滤；其所得的NH4Cl晶体中常含有少量的NaCl和NaHCO3约占5%-8%），请设计一个简单的实验证明所得固体的成分大部分是NH4Cl．简要写出操作和现象：取少量样品于试管中，用酒精灯加热，看到试管上端有白烟生成（或试管口有白色晶体），最后剩余极少量的固体，从而证明所得固体的成分大部分是氯化铵．
    （6）要检验第四步分离出NH4Cl晶体后的溶液中含有NH4+，请叙述检验方法：取少量分离出NH4Cl晶体后的溶液于试管中，加入浓氢氧化钠溶液（或加入氢氧化钠溶液，加热），用湿润的红色石蕊试纸在试管口检验，若试纸变蓝，则证明溶液中有NH4+存在．

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    17．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：

    （1）上述生产纯碱的方法称侯德榜制碱法（或联合制碱法），副产品的一种用途为用做农作物的化肥．
    （2）沉淀池中发生反应的化学方程式是NH3+CO2+H2O+NaCl═NaHCO3↓+NH4Cl．
    （3）写出上述流程中X物质的分子式为CO2．
    （4）从沉淀池中取出沉淀的操作叫过滤．
    （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，再滴加硝酸酸化的硝酸银溶液．
    （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ac．
    a．增大NH4+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．

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：实验题

    14．【化学-化学与技术】
    工业上可用食盐和石灰石为主要原料，经不同的方法生成纯碱．请回答下列问题：
    （1）卢布兰法是以食盐、石灰石、浓硫酸、焦炭为原料，在高温下进行煅烧，再浸取、结晶而制得纯碱．
    ①食盐和浓硫酸反应的化学方程式为：NaCl+H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NaHSO4+HCl↑或2NaCl+H2SO4（浓） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2SO4+2HCl↑．
    ②硫酸钠和焦炭、石灰石反应的化学方程式为：Na2SO4+4C+CaCO3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaS+Na2CO3+4CO或Na2SO4+2C+CaCO3 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaS+Na2CO3+2CO2（已知硫酸钠做氧化剂，生成物中气体只有一种）．
    （2）氨碱法的工艺如图2所示，得到的碳酸氢钠经煅烧生成纯碱．
    ①下面图1中的中间产物C是Ca（OH）2，（填化学式，下同） D是NH3；
    ②装置乙中发生反应的化学方程式为NH3+CO2+NaCl+H2O=NaHCO3+NH4Cl；

    （3）联合制碱法是对氨碱法的改进，其优点是除了副产物氯化铵可用作化肥外还有提高食盐利用率、副产物氯化铵可用作化肥、可利用合成氨的产物CO2．
    （4）有人认为碳酸氢钾与碳酸氢钠的化学性质相似，故也可用氨碱法以氯化钾和石灰石等为原料制碳酸钾．请结合图2的溶解度（S）随温度变化曲线，分析说明是否可行？不可行； 因为KHCO3的溶解度较大，且在常温下与KCl溶解度相差小，当温度高于40℃时，由图象可知，降温结晶时会析出较多的KCl，无法大量析出碳酸氢钾．

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：解答题

    15．“低碳”既是时尚，也是环保要求．“低碳”在工业生产中意义重大，充分利用原材料，不排放或减少排放“三废”，不同工厂联合生产等都是很好的“低碳”生产方式．如图是几个工厂利用废气、废渣（液）联合生产化肥硫酸铵的工艺：

    请回答下列问题：
    （1）工艺操作①②分别为液化、过滤．
    （2）工业合成氨的化学方程式为N2+3H2 $\frac{\underline{\;\;催化剂\;\;}}{高温高压}$2NH3．
    （3）写出生成“产品”的离子方程式：CaSO4+2NH3+CO2+H2O=CaCO3↓+2NH4++SO42-．
    （4）检验合成氨厂废气中是否含有氨气的方法是用湿润的红色石蕊试纸放在管口处，若试纸变蓝，证明废气中有NH3
    （5）副产品的化学式为CaO．该联合生产工艺中可以循环使用的物质是CO2．

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案