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1.碳酸钠的用途很广,可用做冶金、纺织、漂染等工业的某本原料.
Ⅰ.工业上最早射出碳酸钠的方法是路布兰(N.Leblanc)法.其流程如下:

(1)流程Ⅰ的另一种产物是HCl.
(2)流程Ⅱ的反应分步进行:a.Na2SO4+4C$\stackrel{1000℃}{=}$Na2S+4CO↑;b.Na2S与石灰石发生复分解反应,该工程总反应方程式为Na2SO4+4C+CaCO3$\frac{\underline{\;1000℃\;}}{\;}$Na2CO3+4CO↑+CaS.
Ⅱ.1862年,比利时人索尔维(Emesl Solvay)用氨碱法生产碳酸钠,反应原理如下:

20℃时一些物质在水中的溶解度如下表:
物质NaClNH4ClNaHCO3NH4HCO3Na2CO3
s/g35.937.29.621.721.5
(3)除水外,氨醎法生产纯碱的原料还有石灰石、NH3和食盐,可循环利用的物质由CO2和NH3
(4)饱和NaCl溶液通NH3和CO2能S生成NaHCO3的原因是反应体系中NaHCO3的溶解度最小.NH3和CO2应先通入的是NH3,原因是因为氨气的溶解度远大于CO2
Ⅲ.我国化工专家侯德榜研究出联合制碱法,其反应原理和氨碱法类似,但将制氨和制碱联合,提高了原料利用率.
(5)生产中向已分离出NaHCO3晶体体后的溶液中加入适量NaCl固体并通入NH3,可以析出NH4Cl晶体.欲从溶液中充分分离该物质而不析出其他晶体,温度应控制在0~10℃.

分析 Ⅰ.路布兰法是利用食盐晶体和浓硫酸在高温下反应生成硫酸钠和氯化氢,再利用C与石灰石和硫酸钠高温加热生成碳酸钠;
(1)流程Ⅰ生成硫酸钠,另一种产物可利用质量守恒或原子守恒判断;
(2)硫化钠与石灰石发生复分解反应的化学方程式为Na2S+CaCO3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Na2CO3+CaS,将两方程式相加即可得到总反应式;
Ⅱ.索尔维用氨碱法生产碳酸钠,反应原理为利用氨化饱和的NaCl与CO2反应得到NaHCO3,将碳酸氢钠分解即可得到纯碱碳酸钠;
(3)索尔维用氨碱法生产碳酸钠,原料CO2来源于石灰石(CaCO3)的分解,另需食盐、氨气及水;因碳酸氢钠分解生成CO2和纯碱,氯化铵晶体分解生成氨气;
(4)相同温度下,碳酸氢钠的溶解度明显小于碳酸钠;NH3极易溶解于水且溶液显碱性,先通入NH3得到的碱性溶液可增加CO2气体的溶解度;
Ⅲ.侯德榜研究出联合制碱法为在饱和的氯化钠溶液中直接通入氨气和CO2,得到氯化铵和碳酸氢钠晶体,并利用碳酸氢钠的分解制得纯碱;
(5)侯氏制碱法结晶出碳碳酸氢钠后的溶液中主要存在氯化铵,加入氯化钠并通NH3,可促进NH4Cl(s)?NH4+(aq)+Cl-(aq)溶解平衡逆向移动,析出晶体氯化铵;可选择在低温下进行,以防止析出其他晶体.

解答 解:Ⅰ.路布兰法是利用食盐晶体和浓硫酸在高温下反应生成硫酸钠和氯化氢,再利用C与石灰石和硫酸钠高温加热生成碳酸钠;
(1)流程Ⅰ利用高沸点酸制挥发性酸原理,氯化钠与浓硫酸混合加热,生成硫酸钠和氯化氢,故答案为:HCl;
(2)a.Na2SO4+4C$\stackrel{1000℃}{=}$Na2S+4CO↑;b.Na2S与石灰石发生复分解反应的化学方程式为Na2S+CaCO3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Na2CO3+CaS,将两方程式相加即可得到总反应式Na2SO4+4C+CaCO3$\frac{\underline{\;1000℃\;}}{\;}$Na2CO3+4CO↑+CaS,
故答案为:Na2SO4+4C+CaCO3$\frac{\underline{\;1000℃\;}}{\;}$Na2CO3+4CO↑+CaS;
Ⅱ.索尔维用氨碱法生产碳酸钠,反应原理为利用氨化饱和的NaCl与CO2反应得到NaHCO3,将碳酸氢钠分解即可得到纯碱碳酸钠;
(3)索尔维用食盐、水、氨气和CO2反应制备碳酸氢钠,其中可利用石灰石(CaCO3)分解得到CO2;碳酸氢钠分解纯碱,同时得到CO2,另外副产品氯化铵晶体分解能生成氨气,两气体均可循环利用,
故答案为:石灰石、NH3和食盐;CO2和NH3
(4)因相同温度下,碳酸氢钠的溶解度明显小于碳酸钠,则饱和NaCl溶液通NH3和CO2只能生成NaHCO3;CO2在水中溶解度小,但极易溶解在碱性溶液中,而NH3极易溶解于水且溶液显碱性,则先通入NH3得到的碱性溶液可增加CO2气体的溶解度;
故答案为:反应体系中NaHCO3的溶解度最小;NH3;因为氨气的溶解度远大于CO2
Ⅲ.侯德榜研究出联合制碱法为在饱和的氯化钠溶液中直接通入氨气和CO2,得到氯化铵和碳酸氢钠晶体,并利用碳酸氢钠的分解制得纯碱;
(5)在含有氯化铵的滤液中,加入氯化钠并通NH3,可提高溶液中Cl-和NH4+的浓度,促进NH4Cl(s)?NH4+(aq)+Cl-(aq)溶解平衡逆向移动,析出晶体氯化铵;因NH4Cl低温下溶解度比较小,低温更易NH4Cl晶体析出,并以防止析出其他晶体;故答案为:NH4Cl晶体;0~10℃.

点评 本题探究三种不同情况制备纯碱碳酸钠的实验原理,涉及反应原理、溶解度及混合物的分离操作,属基础性考查,难度适中,难点为反应原理的分析.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

6.第四周期过渡元素Mn、Fe、Ti、Ni可与C、H、O形成多种化合物.
(1)下列叙述正确的是AD.(填字母)
A.CH2O与水分子间能形成氢键
B.CH2O和CO2分子中的中心原子均采用sp2杂化
C.C6H6分子中含有6个σ键和1个大π键,C6H6是非极性分子
D.CO2晶体的熔点、沸点都比二氧化硅晶体的低
(2)Mn和Fe的部分电离能数据如下表:
元    素MnFe
电离能
/kJ•mol-1
I1717759
I215091561
I332482957
Mn原子价电子排布式为3d54s2,气态Mn2+再失去一个电子比气态Fe2+再失去一个电子难,其原因是由Mn2+转化为Mn3+时,3d能级由较稳定的3d5半充满状态转为不稳定的3d4状态需要的能量较多,而Fe2+到Fe3+时,3d能级由不稳定的3d6到稳定的3d5半充满状态,需要的能量相对要少.
(3)根据元素原子的外围电子排布,可将元素周期表分区,其中Ti属于d区.Ti的一种氧化物X,其晶胞结构如图1所示,则X的化学式为TiO2

(4)某铁的化合物结构简式如图2所示
①组成上述化合物中各非金属元素电负性由大到小的顺序为O>N>C>H (用元素符号表示)
②在图2中用“→”标出亚铁离子的配位键.
(5)NiO(氧化镍)晶体的结构与NaCl相同,Ni2+与最邻近O2-的配位数为6,这几个O2-构成的空间构型为正八面体.已知Ni2+与O2-的核间距为anm,NiO的摩尔质量为M g/mol,阿伏加德罗常数用NA表示,则该晶体的密度为$\frac{M×1{0}^{21}}{2{a}^{3}{N}_{A}}$ g/cm3

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

12.下列属于原子晶体的化合物是(  )
A.干冰B.二氧化硅C.金刚石D.氯化钠

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9.化学与工农业生产和人类生活密切相关,下列说法正确的是(  )
A.光导纤维、氧化铝陶瓷、硅藻土都是无机非金属材料
B.节能减排防治PM2.5,PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5纳米的可吸入颗粒物
C.汽车尾气中的氮氧化物和碳氢化合物在大气环境中受强烈的太阳紫外线照射后产生一种新的二次污染物-光化学烟雾也会引起雾霾,汽车尾气中含有氮氧化物的原因是汽油燃烧不充分
D.超级病菌NDM-l几乎对所有抗生素都具有抗药性,死亡率很高.为防止超级病菌的感染,要加强环境、个人的卫生和消毒,其中消毒剂常选用含氯消毒剂、双氧水、酒精等氧化性强的物质

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

16.在pH=1的无色溶液中,下列各离子组因发生氧化还原反应而不能共存的是(  )
A.NH4+ K+ Na+ CO32-  NO3-B.K+  Na+  Fe2+  SO42-  NO3-
C.NH4+  K+  Na+  HCO3-Cl-D.NH4+  K+  Na+  NO3-  I-

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科目:高中化学 来源: 题型:推断题

6.有机物H是一种重要的医药中间体.其结构简式如图1所示:

合成H的一种路线如图2:
已知以下信息:
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②J能发生银镜反应.
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(3)在一定条件下,A与J以物质的量比1:1反应生成功能高分子材料K,K的结构简式为
(4)已知:ROH+R1Cl$→_{△}^{催化剂}$ROR1+HCl,C与E以物质的量比1:1混合在催化剂、加热条件下反应,写出化学方程式+$→_{△}^{催化剂}$+HCl.
(5)L是B的同分异构体,L符合下列条件的结构有15 种(不考虑立体结构).①与B具有相同的官能团;②遇氯化铁溶液发生显色反应.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

13.化学离不开生活,生活也离不开化学.下列叙述中科学的是(  )
A.广告语“农家肥蔬菜,无公害,绝对不含任何化学物质”
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D.空气质量日报中计入污染指数的项目为可吸入颗粒物、SO2、NOx、CO2

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

10.下列相关实验不能达到目的是(  )
ABCD



目的探究接触面积对反应速率的影响判断铁钉的
腐蚀类型
检验NH4Cl的
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直接蒸干FeSO4饱和溶液制备无水FeSO4
A.AB.BC.CD.D

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科目:高中化学 来源: 题型:推断题

11.如图各物质是中学化学中常见的物质,甲、乙均是离子化合物,且阴、阳离子个数比为1:1.甲是发酵粉的主要成分,乙是一种常用的化肥.B、D常温常压下是气体.请回答下列问题:
(1)甲的俗名是小苏打.
(2)A、D物质的水溶液分别滴入酚酞试液后,溶液均显红色,说明溶液均显碱性,其原理是否相同?不相同请用必要的文字加以解释并写出离子方程式:碳酸钠水解:CO32-+H2O=HCO3-+OH-,溶液呈显碱性,而氨气溶于水生成的NH3•H2O电离:NH3•H2O=NH4++OH-,溶液呈碱性,加入酚酞后溶液显红色.
(3)向饱和氯化钠溶液中通入气体D至饱和后,再通入足量的气体B可制得物质甲,写出该反应的化学方程式:NaCl+CO2+H2O+NH3=NaHCO3↓+NH4Cl.

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