Question

[選修一化學(xué)與技術(shù)]聯(lián)堿法（候氏制堿法）和氨堿法的生產(chǎn)流程簡要表示如下圖：

（1）沉淀池中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為______；
（2）X是______，Y是______ （填化學(xué)式）；
（3）Z中除了溶解的氨氣、食鹽外，其它溶質(zhì)還有______；排出液中的溶質(zhì)除了氫氧化鈣外，還有______；
（4）從理論上分析，在氨堿法生產(chǎn)過程中______ （填“需要”、“不需要”）補充氨氣，從原料到產(chǎn)品，氨堿法總反應(yīng)過程用化學(xué)方程式表示，可寫為______；
（5）根據(jù)聯(lián)堿法中從母液中提取氯化銨晶體的過程推測，所得結(jié)論正確是______；
a．常溫時氯化銨的溶解度比氯化鈉小
b．通入氨氣目的是使氯化銨更多析出
c．加入食鹽細(xì)粉目的是提高Na⁺的濃度，促進(jìn)碳酸氫鈉結(jié)晶析出
（6）聯(lián)堿法中，每當(dāng)通入NH₃ 44.8L（巳折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況下）時可以得到純堿100.0g則NH₃的利用率為______．相比于氨堿法，指出聯(lián)堿法的一項優(yōu)點______?

Answer 1

【答案】分析：（1）依據(jù)生產(chǎn)流程聯(lián)堿法和氨堿法生產(chǎn)流程中沉淀池中發(fā)生的反應(yīng)是氨氣、二氧化碳、水、氯化鈉反應(yīng)生成碳酸氫鈉晶體和氯化銨；
（2）聯(lián)堿法生產(chǎn)流程圖中分析循環(huán)Ⅱ中是碳酸氫鈉分解生成的二氧化碳?xì)怏w；氨堿法的生產(chǎn)流程中循環(huán)Ⅰ是氧化鈣和水反應(yīng)生成氫氧化鈣與銨鹽反應(yīng)生成的氨氣；
（3）聯(lián)堿法母液主要是氯化銨、碳酸鈉、碳酸氫鈉、氯化鈉；Z中除了溶解的氨氣、食鹽外，其它溶質(zhì)還有氯化銨、碳酸鈉；氨堿法排出液中的溶質(zhì)除了氫氧化鈣外，還有氫氧化鈣和氯化銨反應(yīng)生成的氯化鈣，氯化鈉；
（4）氨堿法生產(chǎn)過程中，母液中加入氧化鈣反應(yīng)生成氫氧化鈣會和銨鹽生成氨氣，反應(yīng)過程中氨氣轉(zhuǎn)化為銨鹽，銨鹽轉(zhuǎn)化為氨氣，氨氣循環(huán)使用，不需要補充氨氣；
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↑；
合并得到總化學(xué)方程式為：CaCO₃+2NaCl═Na₂CO₃+CaCl₂；
（5）向母液中通氨氣作用有增大NH₄⁺的濃度，使NH₄Cl更多地析出和使NaHCO₃轉(zhuǎn)化為Na₂CO₃，提高析出的NH₄Cl純度；加入食鹽細(xì)粉目的是提高Cl^-的濃度，使氯化氨析出；
（6）依據(jù)聯(lián)堿法反應(yīng)的化學(xué)方程式計算，根據(jù)反應(yīng)生成碳酸鈉的質(zhì)量計算實際消耗氨氣的物質(zhì)的量，得到氨氣的利用率；綜合分析兩個過程的流程圖和生成產(chǎn)物，及過程中循環(huán)利用的特征分析判斷．
解答：解：（1）依據(jù)流程圖分析可知，生產(chǎn)流程聯(lián)堿法和氨堿法生產(chǎn)流程中沉淀池中發(fā)生的反應(yīng)是氨氣、二氧化碳、水、氯化鈉反應(yīng)生成碳酸氫鈉晶體和氯化銨，所以反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O═NaHCO₃↓+NH₄Cl，故答案為：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O═NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（2）聯(lián)堿法生產(chǎn)流程圖中分析循環(huán)Ⅱ中是碳酸氫鈉分解生成的二氧化碳?xì)怏w；氨堿法的生產(chǎn)流程中循環(huán)Ⅰ是氧化鈣和水反應(yīng)生成氫氧化鈣，氫氧化鈣與銨鹽反應(yīng)生成的氨氣可以循環(huán)使用，故答案為：CO₂；NH₃；
（3）依據(jù)兩個過程中的物質(zhì)發(fā)生的反應(yīng)分析，聯(lián)堿法母液主要是氯化銨、碳酸鈉、碳酸氫鈉、氯化鈉；Z中除了溶解的氨氣、食鹽外，其它溶質(zhì)還有氯化銨、碳酸鈉；氨堿法排出液中的溶質(zhì)除了氫氧化鈣外，還有氫氧化鈣和氯化銨反應(yīng)生成的氯化鈣，氯化鈉，故答案為：Na₂CO₃、NH₄Cl；CaCl₂、NaCl；
（4）從理論上分析，氨堿法生產(chǎn)過程中，母液中加入氧化鈣反應(yīng)生成氫氧化鈣會和銨鹽生成氨氣，反應(yīng)過程中氨氣轉(zhuǎn)化為銨鹽，銨鹽轉(zhuǎn)化為氨氣，氨氣循環(huán)使用，不需要補充氨氣；
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↑合并得到總化學(xué)方程式為：CaCO₃+2NaCl═Na₂CO₃+CaCl₂，故答案為：不需要；CaCO₃+2NaCl═Na₂CO₃+CaCl₂；
（5）聯(lián)堿法中從母液中提取氯化銨晶體的過程中；
a、溫時氯化銨的溶解度比氯化鈉大，故a錯誤；
b、通氨氣作用有增大NH₄⁺的濃度，使NH₄Cl更多地析出和使NaHCO₃轉(zhuǎn)化為Na₂CO₃，提高析出的NH₄Cl純度，故b正確；
c、加入食鹽細(xì)粉目的是提高Cl^-的濃度，促進(jìn)氯化銨結(jié)晶析出，故c錯誤；
故答案為：b；
（6）聯(lián)堿法中發(fā)生的反應(yīng)為：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O═NaHCO₃↓+NH₄Cl；2NaHCO₃═Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；每當(dāng)通入NH₃ 44.8L（巳折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況下）物質(zhì)的量為2mol；生產(chǎn)過程中得到純堿100.0g，物質(zhì)的量為=mol；需要氨氣的物質(zhì)的量為=mol；則NH₃的利用率=×100%=94.3%；
聯(lián)合制堿法與氨堿法比較，其最大的優(yōu)點是使食鹽的利用率提高到96%以上，應(yīng)用同量的食鹽比氨堿法生產(chǎn)更多的純堿．另外它綜合利用了氨廠的二氧化碳和堿廠的氯離子，同時，生產(chǎn)出兩種可貴的產(chǎn)品--純堿和氯化銨．將氨廠的廢氣二氧化碳，轉(zhuǎn)變?yōu)閴A廠的主要原料來制取純堿，這樣就節(jié)省了堿廠里用于制取二氧化碳的龐大的石灰窯；將堿廠的無用的成分氯離子（Cl^-）來代替價格較高的硫酸固定氨廠里的氨，制取氮肥氯化銨．從而不再生成沒有多大用處，又難于處理的氯化鈣，減少了對環(huán)境的污染，并且大大降低了純堿和氮肥的成本，充分體現(xiàn)了大規(guī)模聯(lián)合生產(chǎn)的優(yōu)越性，
故答案為：94.3%；不產(chǎn)生無用的CaCl₂，提高了食鹽的轉(zhuǎn)化率．
點評：本題考查了聯(lián)堿法和氨堿法生產(chǎn)流程的原理比較和物質(zhì)分析判斷，純堿制備的條件應(yīng)用和服產(chǎn)物的提純析出，反應(yīng)過程中反應(yīng)的原理分析和物質(zhì)來源是解題的關(guān)鍵，題目難度中等．