Question

1862年，比利时化学家索尔维发明了氨碱法制碱，1926年，我国化学家侯德榜创立了更为进侯德榜制碱法，也叫联合制碱法，两种制碱的生产流程可简要表示如图：

（1）向沉淀池中通入CO₂和氨气时，应先通入氨气的原因是

 

．
（2）沉淀池中发生反应的化学反应方程式是

 

，从沉淀池中分离沉淀的操作是

 

．
（3）氨碱法生产流程示意图中的Y是

 

，从原料到产品，氨碱法总反应过程用化学方程式表示，可写为

 

．
（4）联合制碱法中从滤液中提取氯化铵晶体的过程推测，所得结论正确是

 

（选填编号）．
a．常温时氯化铵的溶解度比氯化钠小
b．通入氨气能增大NH₄⁺的浓度，使氯化铵更多析出
c．加入食盐细粉能提高Na⁺的浓度，使NaHCO₃结晶析出
d．通入氨气能使NaHCO₃转化为Na₂CO₃，提高析出的NH₄Cl纯度
（5）联合制碱法相比于氨碱法，氯化钠利用率从70%提高到90%以上，主要是设计了循环Ⅰ，联合制碱法的另一项优点是

 

．
（6）产品纯碱中含有碳酸氢钠，可以用加热分解的方法测定产品中纯碱的质量分数，已知样品质量为ag，加热至质量不再改变时称重为bg，则纯碱的质量分数为

 

．

Answer 1

考点：纯碱工业（侯氏制碱法）

专题：实验题

分析：（1）氨气极易溶于水，二氧化碳在水中的溶解度较小；
（2）饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳析出碳酸氢钠晶体；根据过滤的原理和适用范围回答；
（3）氨碱法的生产流程中循环Ⅰ是氧化钙和水反应生成氢氧化钙与铵盐反应生成的氨气；
（4）向母液中通氨气作用有增大NH₄⁺的浓度，使NH₄Cl更多地析出和使NaHCO₃转化为Na₂CO₃，提高析出的NH₄Cl纯度；加入食盐细粉目的是提高Cl^-的浓度，使氯化氨析出；
（5）与氨碱法比较，联合制碱法优点是提高了原料的原子利用率，避免产生大量的含有CaCl₂的溶液，节省石灰窑、蒸氨塔等设备；
（6）根据质量守恒定律可知，加热至质量不再改变，反应后生成的二氧化碳和水的质量之和为（a-b）g，据此求出碳酸钠的质量，再用碳酸钠的质量除以样品质量即可；

解答： 解：（1）二氧化碳在水中的溶解度较小，氨气极易溶于水，所以应该先通氨气有利于吸收二氧化碳，
故答案为：因为CO₂溶解度小，而NH₃易溶于水，先通入NH₃有利于后面CO₂的吸收；
（2）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，反应方程式为NH₃+H₂O+CO₂+NaCl═NH₄Cl+NaHCO₃↓，过滤是把不溶于溶液的固体和液体分开的一种分离混合物的方法，从沉淀池中分离沉淀NaHCO₃晶体，可用过滤的方法，故答案为：NH₃+CO₂+NaCl+H₂O═NaHCO₃↓+NH₄Cl；过滤；
（3）氨碱法的生产流程中循环Ⅰ是氧化钙和水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙与铵盐反应生成的氨气可以循环使用，NaCl+NH₃+CO₂+H₂O═NaHCO₃↓+NH₄Cl；CaCO₃═CaO+CO₂↑；CaO+H₂O═Ca（OH）₂；Ca（OH）₂+2NH₄Cl═CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；2NaHCO₃═Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑合并得到总化学方程式为：CaCO₃+2NaCl═Na₂CO₃+CaCl₂，
故答案为：NH₃； CaCO₃+2NaCl═Na₂CO₃+CaCl₂；
（4）a．常温时氯化铵的溶解度比氯化钠大，故a错误；
b．通氨气作用有增大NH₄⁺的浓度，使NH₄Cl更多地析出和使NaHCO₃转化为Na₂CO₃，提高析出的NH₄Cl纯度，故b正确；
c．加入食盐细粉目的是提高Cl^-的浓度，促进氯化铵结晶析出，故c错误；
d．通入氨气使溶液碱性增强，使碳酸氢钠转换为溶解度较大的碳酸钠，可以提高氯化铵的纯度，故d正确；
故选bd；
（5）联合制碱法的主要原理是：①向浓氨水中通入足量的CO₂后，氨气、水和CO₂发生化合反应而生成NH₄HCO₃溶液；②然后加入食盐细粒充分搅拌，生成的碳酸氢钠和氯化铵；③将析出的碳酸氢钠加热得碳酸钠、二氧化碳和水，相对于氨碱法制碱，即向过滤后的滤液中加熟石灰以回收氨，使之循环使用能够避免产生大量的含有CaCl₂的溶液，或节省石灰窑、蒸氨塔等设备，
故答案为：避免产生大量的含有CaCl₂的溶液，或节省石灰窑、蒸氨塔等设备；
（6）设原混合物中碳酸钠的质量为X，
2NaHCO₃ 

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑     固体减少的质量
168          106   18   44           62
（a-x）g                             （a-b）g
列比例式：

168

a-x

=

62

a-b

 解得X=

84b-53a

31

，所以纯碱的质量分数为：

84b-53a

31a

×100%，
故答案为：

(84b-53c)

31a

×100%；

点评：本题考查了联碱法和氨碱法生产流程的原理比较和物质分析判断，明确碳酸钠、碳酸氢钠、氨气、二氧化碳的性质，掌握工艺流程和反应原理是解题关键，题目难度中等．