Question

2．NaCl是价廉且应用广泛的化工业原料，例如应用于纯碱工业、氯碱工业、氯酸钾工业、肥皂工业等．
（1）19世纪60年代氨碱法是纯碱工业广泛使用的方法，20世纪20年代以后被联合制碱法逐渐取代．
①请写出以NaCl为原料利用氨碱法生产纯碱的化学方程式NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl，2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O．
②在联合制碱法中，纯碱工厂与合成氨工厂进行联合生产，以方便的获得原料NH₃、CO₂．
③在联合制碱法中循环使用，而在氨碱法中循环使用率不高的物质是CO₂、NaCl．
（2）氯酸钾是重要的化工业产品，在火柴、炸药、雷管、焰火等制造中有重要应用，工业中首先通过电解热食盐水制得氯酸钠，再加入一定量的氯化钾即可得到氯酸钾沉淀．
①在火柴、炸药、雷管、焰火的制造过程中大量使用氯酸钾，主要应用氯酸钾的强氧化性．
②请写出电解食盐水生产氯酸钠的化学方程式NaCl+3H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$NaClO₃+3H₂↑．该工艺过程中使用的装置与氯碱工业中使用的装置主要区别有需要加热恒温控制、没有离子交换膜（请答出两点）．
（3）在肥皂的工业生成过程中，也要使用NaCl的目的是加入食盐使肥皂析出．

Answer 1

分析 （1）①根据制取纯碱的原理：向饱和的氯化钠溶液中依次通入氨气、二氧化碳，析出碳酸氢钠晶体，加热碳酸氢钠晶体可制得纯碱；
②联碱法是以食盐、氨和二氧化碳（其中二氧化碳来自合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气）为原料来制取纯碱，联合制碱法是向饱和的氯化钠溶液中，先通入氨气后通入过量的二氧化碳，根据溶解度之间的差异得到碳酸氢钠沉淀，碳酸氢钠灼烧分解得到碳酸钠；
③联合制碱法循环物质：氯化钠，二氧化碳，而在氨碱法中循环使用率不高；
（2）①氯酸钾中氯元素的化合价为+5价，反应中元素化合价降低，具有强氧化性；
②电解氯化钠溶液控制条件可以得到氯酸钠和氢气，根据NaCl做还原剂，H₂O作氧化剂分析解答；该工艺过程中使用的装置与氯碱工业中使用的装置主要区别有无离子交换膜，需要加热恒温；
（3）制肥皂时，皂化反应结束后，加入食盐有利于肥皂的析出，通过盐析使肥皂析出．

解答 解：（1）①氨气溶于水所得氨水呈碱性，比水更易吸收二氧化碳；向饱和的氯化钠溶液中依次通入氨气、二氧化碳，析出碳酸氢钠晶体，加热碳酸氢钠晶体可制得纯碱，上述反应的化学方程式分别为：NH₃+CO₂+H₂O+NaCl=NH₄Cl+NaHCO₃，2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，
故答案为：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl，2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O；
②在联合制碱法中，联合制碱法包括两个过程：第一个过程与氨碱法相同，将氨通入饱和食盐水而成氨盐水，再通入二氧化碳生成碳酸氢钠沉淀，经过滤、洗涤得NaHCO₃微小晶体，再煅烧制得纯碱产品，放出的二氧化碳气体可回收循环使用，其滤液是含有氯化铵和氯化钠的溶液，第二个过程是从含有氯化铵和氯化钠的滤液中结晶沉淀出氯化铵晶体，在低温条件下，向滤液中加入细粉状的氯化钠，并通入氨气，可以使氯化铵单独结晶沉淀析出，经过滤、洗涤和干燥即得氯化铵产品，纯碱工厂与合成氨工厂进行联合生产，以便获得原料NH₃、CO₂，
故答案为：合成氨；NH₃、CO₂；
③氨碱法的最大缺点在于原料食盐的利用率只有72%～74%，联合制碱法最大的优点是使食盐的利用率提高到96%以上，此外氨碱法与联合制碱法相比，CO₂循环使用率也不高，
故答案为：CO₂、NaCl；
（2）①处于高价的元素具有氧化性，氯酸钾中氯元素的化合价为+5价，在火柴、炸药、雷管、焰火的制造过程中分解生成氯化钾和氧气，氯元素化合价降低，表现强氧化性，
故答案为：强氧化；
②化合价升高的氯元素被氧化，化合价由-1价升高到+5价，化合价降低的氢元素被还原，化合价由+1价降低到0价，根据氧化还原反应得失电子数相等，反应为：NaCl+3H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$NaClO₃+3H₂↑，该工艺过程中使用的装置与氯碱工业中使用的装置主要区别有需要加热恒温控制、没有离子交换膜，
故答案为：NaCl+3H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$NaClO₃+3H₂↑；需要加热恒温控制、没有离子交换膜；
（3）工业上制肥皂时，为了使肥皂和甘油充分分离，常向皂化锅中慢慢加入食盐颗粒，将高级脂肪酸钠从混合液中析出，
故答案为：加入食盐使肥皂析出．

点评 本题主要考查了氨碱法（索氏）和联合制碱法（侯氏）的原理、氯酸钾的性质、盐析等知识，掌握原理是解题的关键，题目难度中等．