課題3純堿的生產(chǎn)

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1、 第1單元 課題3 (本欄目?jī)?nèi)容，在學(xué)生用書(shū)中以活頁(yè)形式分冊(cè)裝訂！) 一、選擇題 1．與氨堿法比較，下列關(guān)于聯(lián)合制堿法優(yōu)點(diǎn)的判斷中不正確的是(　　) A．提高了原料利用率　　　　　 B．降低了生產(chǎn)成本 C．減少了環(huán)境污染 D．減輕了對(duì)設(shè)備的腐蝕 【解析】　侯氏聯(lián)合制堿法是將合成氨工業(yè)和制堿工業(yè)聯(lián)合起來(lái)，保留了氨堿法的優(yōu)點(diǎn)，消除了它的缺點(diǎn)，使食鹽的利用率提高到96%；NH4Cl可作氮肥，避免了生成大量無(wú)用的CaCl2；同時(shí)可與合成氨廠聯(lián)合，使合成氨的原料氣CO轉(zhuǎn)化成CO2，革除了CaCO3制CO2這一工序，降低了生產(chǎn)成本，減少了對(duì)環(huán)境的污染。 【答案】　D 2．

2、向飽和Na2CO3溶液中通入足量CO2，結(jié)果有晶體析出，對(duì)析出晶體的原因分析不正確的是(　　) A．相同溫度下，Na2CO3的溶解度大于NaHCO3 B．溶液中溶劑減少了 C．溶質(zhì)質(zhì)量增加了 D．反應(yīng)過(guò)程放熱 【解析】　本題考查的是Na2CO3與CO2反應(yīng)的知識(shí)，根據(jù)反應(yīng)方程式Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3可以得出：通過(guò)反應(yīng)，溶劑質(zhì)量減少，溶質(zhì)質(zhì)量增加，由于Na2CO3的溶解度大于NaHCO3，因此有NaHCO3晶體析出。 【答案】　D 3．下列關(guān)于工業(yè)生產(chǎn)說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) A．在侯氏制堿工業(yè)中，向飽和氯化鈉溶液中先通氨氣，后通二氧化碳 B．在硫酸工業(yè)、

3、合成氨工業(yè)、硝酸工業(yè)中，皆采用循環(huán)操作提高原料利用率 C．在侯氏制堿工業(yè)中，二氧化碳可以循環(huán)利用 D．硫酸工業(yè)中，用水來(lái)吸收三氧化硫 【解析】　硫酸工業(yè)中，是用98.3%的濃硫酸來(lái)吸收三氧化硫，如果用水來(lái)吸收，則會(huì)產(chǎn)生酸霧，影響產(chǎn)率，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。 【答案】　D 4. 溫度/℃ 溶解度/g 鹽 0 10 20 30 NH4Cl 29.4 33.3 37.2 41.1 NH4HCO3 11.9 15.9 21.0 27.0 NaHCO3 6.9 8.15 9.6 11.1 NaCl 35.7 35.8 36.0 36.4 工業(yè)上將相

4、同物質(zhì)的量的NaCl、CO2、NH3在30 ℃時(shí)配成溶液，此時(shí)溶液中無(wú)晶體。當(dāng)降溫至某溫度時(shí)，開(kāi)始析出晶體，此晶體是(　　) A．NH4Cl B．NH4HCO3 C．NaHCO3 D．NaCl 【解析】　在配成的混合溶液中，由于CO2和NH3發(fā)生反應(yīng)CO2＋H2O＋NH3===NH4＋＋HCO3－，溶液中存在的離子有Na＋、Cl－、NH4＋、HCO3－。從30 ℃時(shí)降溫，溶解度小的物質(zhì)將析出。據(jù)表中數(shù)據(jù)可知：隨溫度的降低，NaHCO3的溶解度始終保持最小，故析出的物質(zhì)應(yīng)是NaHCO3。 【答案】　C 5．下列物質(zhì)的用途中不正確的是(　　) A．純堿：制糕點(diǎn) B．小蘇打：

5、發(fā)酵粉主要成分 C．過(guò)氧化鈉：制O2 D．燒堿：治療胃酸 【解析】　小蘇打是NaHCO3的俗名，它可用于制糕點(diǎn)、作發(fā)酵粉以及治療胃酸過(guò)多等。2Na2O2＋2H2O=== 4NaOH＋O2↑，可用Na2O2來(lái)制O2。 【答案】　AD 6．下列反應(yīng)的離子方程式正確的是(　　) A．鈉與水反應(yīng)：2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑ B．鈉與CuSO4溶液反應(yīng)：2Na＋Cu2＋===Cu↓＋2Na＋ C．NaHCO3溶液與稀H2SO4反應(yīng)：CO32－＋2H＋===H2O＋CO2↑ D．NaOH溶液與小蘇打溶液反應(yīng)：HCO3－＋OH－===CO32－＋H2O 【解析】　

6、B中鈉與CuSO4溶液反應(yīng)，其實(shí)質(zhì)是鈉先與水反應(yīng)，而無(wú)法置換出Cu，其離子方程式為： 2Na＋2H2O＋Cu2＋===2Na＋＋Cu(OH)2↓＋H2↑ C中NaHCO3中HCO3－是弱酸的酸根離子，不能拆成CO32－，正確寫(xiě)法為：HCO3－＋H＋===CO2↑＋H2O。 【答案】　AD 7．純堿和小蘇打是廚房中兩種常見(jiàn)的用品，它們都是白色固體，下列區(qū)分這兩種物質(zhì)的方法中正確的是(　　) A．分別用砂鍋加熱兩種樣品，全部分解揮發(fā)沒(méi)有殘留物的是小蘇打 B．用潔凈鐵絲蘸取兩種樣品在煤氣火焰上灼燒，使火焰顏色發(fā)生明顯變化的是小蘇打 C．用兩只小玻璃杯，分別加入少量的兩種樣品，再加入等量

7、的食醋，產(chǎn)生氣泡快的是小蘇打 D．先將兩樣品配成溶液，分別加入澄清石灰水，無(wú)白色沉淀生成的是小蘇打 【解析】　小蘇打NaHCO3分解生成Na2CO3、H2O和CO2，有Na2CO3殘留，A項(xiàng)錯(cuò)誤；純堿和小蘇打的火焰顏色均為黃色，B項(xiàng)錯(cuò)誤；二者的溶液中分別加入澄清石灰水，均有CaCO3沉淀生成，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 【答案】　C 8．下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是(　　) A．制純堿的原料只能是無(wú)機(jī)物 B．制純堿的原料可能包含有機(jī)物 C．NR3·HCl＋NH3===NR3＋NH4Cl是氧化還原反應(yīng) D．NR3·HCl＋NH3===NR3十NH4Cl是非氧化還原反應(yīng) 【解析】　在侯氏制堿法制純堿的生產(chǎn)

8、中，可以用甲烷等烴跟水反應(yīng)制氫氣。用有機(jī)胺制堿法制純堿的生產(chǎn)中，所用的有機(jī)胺就屬于有機(jī)物。 【答案】　AC 9．工業(yè)上常用氨堿法制取碳酸鈉(將氨和二氧化碳先后通入飽和食鹽水而析出小蘇打，再經(jīng)過(guò)濾、煅燒而得到純堿)，但卻不能用氨堿法制碳酸鉀，這是因?yàn)樵谌芤褐?　　) A．KHCO3溶解度較大 B．KHCO3溶解度較小 C．K2CO3溶解度較大 D．K2CO3溶解度較小 【解析】　氨堿法制取Na2CO3的原理是，在精制的食鹽水中分別通入NH3、CO2，由于NaHCO3溶解度不大，當(dāng)Na＋，HCO3－濃度較大時(shí)便析出NaHCO3晶體，將過(guò)濾得到的NaHCO3煅燒得Na2CO3，反應(yīng)

9、的方程式為： NH3＋H2O＋CO2===NH4＋(aq)＋HCO3－(aq)，Na＋(aq)＋HCO3－(aq)===NaHCO3(s)，2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑。 由于KHCO3溶解度較大，無(wú)法從溶液中析出，故無(wú)法利用氨堿法制取K2CO3。 【答案】　A 10．下列敘述中正確的是(　　) A．向含有CaCO3沉淀的水中通入CO2至沉淀恰好溶解，再向溶液中加入NaHCO3飽和溶液，又有CaCO3沉淀生成 B．向Na2CO3溶液中逐滴加入等物質(zhì)的量的稀鹽酸，生成的CO2與原Na2CO3的物質(zhì)的量之比為1∶2 C．等質(zhì)量的NaHCO3和Na2CO3分別與足量的

10、稀鹽酸反應(yīng)，在同溫同壓下，生成的CO2體積相同 D．向Na2CO3飽和溶液中通入足量CO2，有NaHCO3結(jié)晶析出 【解析】　選項(xiàng)A，Ca(HCO3)2和NaHCO3在水溶液中不發(fā)生反應(yīng)；選項(xiàng)B，向Na2CO3溶液中滴加等物質(zhì)的量的稀鹽酸，Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaCl，理論上沒(méi)有CO2生成；選項(xiàng)C，注意等質(zhì)量和足量的稀鹽酸的異樣；選項(xiàng)D，NaHCO3溶解度比Na2CO3小，若Na2CO3全反應(yīng)則生成NaHCO3質(zhì)量比Na2CO3多，反應(yīng)消耗水，則有大量晶體析出。 【答案】　D 二、非選擇題 11．根據(jù)氨堿法的原理，首先配置氨化飽和食鹽水，即向飽和食鹽水中加入氨水(

11、體積比1∶1)并充分?jǐn)嚢?；再將二氧化碳通入氨化飽和食鹽水中，控制一定的溫度，直至有碳酸氫鈉析出。 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)用化學(xué)方程式分別表示出氨和二氧化碳在水中產(chǎn)生NH4＋、HCO3－的原理__________ ____________________________。 (2)向飽和食鹽水中加入氨水和通入二氧化碳的先后順序是先加氨水后通二氧化碳。是否可以先通二氧化碳后加氨水？為什么？ ______________________________________。 (3)寫(xiě)出氨堿法生成碳酸氫鈉的化學(xué)方程式____________________________________。 【

12、解析】　在通常狀況下，氨在水中的溶解度近700體積，二氧化碳在水中的溶解度僅約1體積。 【答案】　(1)NH3＋H2ONH3·H2ONH4＋＋OH－或(NH3＋H2ONH4＋＋OH－)； CO2＋H2OH2CO3HCO3－＋H＋(或CO2＋H2OHCO3－＋H＋) (2)否。在常溫下，氨在飽和食鹽水中的溶解度很大，二氧化碳在飽和食鹽水中的溶解度較小。若先通二氧化碳后加氨水，溶液里只能產(chǎn)生很小濃度的HCO3－，不利于生成NaHCO3沉淀 (3)NaCl＋NH4HCO3===NaHCO3↓＋NH4Cl (或NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH

13、4Cl) 12．根據(jù)侯德榜制堿法原理參考下表的數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)室制備純堿(Na2CO3)的主要步驟是： 將配制好的飽和NaCl溶液倒入燒杯中加熱，控制溫度在30～35 ℃，在攪拌下分批加入研細(xì)的NH4HCO3固體；加料完畢后，繼續(xù)保溫30 min，靜置、過(guò)濾得NaHCO3晶體。用少量蒸餾水洗滌除去雜質(zhì)，抽干后轉(zhuǎn)入蒸發(fā)皿中，灼熱2 h，制得Na2CO3固體。 四種鹽在不同溫度下的溶解度(S/100 g) 溫度 溶解度 鹽 0 ℃ 10 ℃ 20 ℃ 30 ℃ 40 ℃ 50 ℃ 60 ℃ 100 ℃ NaCl 35.7 35.8 36.0 36.3 36.6

14、37.0 37.3 39.8 NH4HCO3 11.9 15.8 21.0 27.0 －① － － － NaHCO3 6.9 8.1 9.6 11.1 12.7 14.5 16.4 － NH4Cl 29.4 33.3 37.2 41.4 45.8 50.4 55.3 77.3 (說(shuō)明：①>35 ℃，NH4HCO3會(huì)分解) 請(qǐng)回答： (1)反應(yīng)溫度控制在30～35 ℃，是因?yàn)槿舾哂?5 ℃，則________________，若低于30 ℃，則________________；為控制此溫度范圍，采取的加熱方法為_(kāi)__________

15、_。 (2)加料完畢后，繼續(xù)保溫30 min，目的是________________；靜置后只析出NaHCO3晶體的原因是____________________________；用蒸餾水洗滌NaHCO3晶體的目的是除去________________________雜質(zhì)(用化學(xué)式表示)。 (3)過(guò)濾所得的母液中含有________________________(用化學(xué)式表示)，需加入________________________，并作進(jìn)一步處理，使NaCl溶液循環(huán)使用，同時(shí)可回收NH4Cl。 【解析】　(1)由題意知，大于35 ℃時(shí)NH4HCO3分解，故溫度不能超過(guò)35 ℃，若低于

16、30 ℃反應(yīng)速率降低，要控制此溫度范圍應(yīng)用水浴加熱。 (2)保溫30 min是為了使反應(yīng)充分進(jìn)行，提高原料的利用率和NaHCO3的產(chǎn)率，由表可知，只析出NaHCO3晶體的原因是因?yàn)樵?0～35 ℃時(shí)NaHCO3的溶解度最?。幌礈斓哪康氖菫榱顺ト芤褐械钠渌s質(zhì)如NaCl、NH4Cl、NH4HCO3等。 (3)過(guò)濾所得的母液中含有NaHCO3、NH4Cl、NaCl、NH4HCO3，可以加HCl使之全部生成NaCl。 【答案】　(1)NH4HCO3分解　反應(yīng)速率降低　水浴加熱 (2)使反應(yīng)充分進(jìn)行　30～35 ℃時(shí)，NaHCO3的溶解度最小　NaCl、NH4Cl、NH4HCO3 (3)N

17、aHCO3、NaCl、NH4Cl、NH4HCO3　HCl 13．某學(xué)生擬用NaOH溶液吸收CO2氣體，制備Na2CO3溶液，為了防止通入的CO2氣體過(guò)量生成NaHCO3，他設(shè)計(jì)了如下的實(shí)驗(yàn)步驟： ①用25 mL NaOH溶液吸收過(guò)量的CO2氣體，至CO2氣體不再溶解； ②小心煮沸溶液1～2分鐘； ③在②得到的溶液中加入25 mL相同的NaOH溶液，使溶液充分混合。按他的設(shè)計(jì)，第①步實(shí)驗(yàn)裝置如下圖： (1)他能否制得較純凈的Na2CO3？________，理由是______________________________ _____________________________

18、_____________________________________________ __________________________________________________________________________。 (2)裝置A使用的試劑是石灰石和稀鹽酸，可否用純堿代替石灰石？________，原因是____________________________________________________________________________。 (3)裝置B使用的試劑是________，作用是______________________________

19、________。 (4)有人認(rèn)為實(shí)驗(yàn)步驟②③的順序?qū)φ{(diào)，即先混合，再煮沸，更合理，你認(rèn)為對(duì)嗎？為什么？ ______________________________________。 【解析】　CO2與NaOH反應(yīng)，因通入二氧化碳的量不好控制而難得到純凈的Na2CO3。本題涉及的原理是：NaHCO3＋NaOH===Na2CO3，故可直接通入過(guò)量的CO2制得NaHCO3，然后與等量的NaOH混合，制得Na2CO3。但是為防止過(guò)量的CO2的干擾，在NaHCO3與NaOH混合之前要趕凈NaHCO3溶液中溶解的CO2。 【答案】　(1)能　實(shí)驗(yàn)①生成NaHCO3，其中溶解的CO2氣體煮沸時(shí)除

20、去，在實(shí)驗(yàn)③NaHCO3恰好被NaOH中和完全，轉(zhuǎn)化生成Na2CO3　(2)不能　實(shí)驗(yàn)中使用的CO2氣體發(fā)生器，只適用于塊狀固體和液體反應(yīng)，Na2CO3是粉末狀固體，反應(yīng)過(guò)于劇烈　(3)NaHCO3飽和溶液　除去CO2中的HCl氣體　(4)不合理，若不先驅(qū)除溶液中溶解的CO2氣體，實(shí)驗(yàn)③加入NaOH將有一部分消耗于與CO2氣體的反應(yīng)，使NaHCO3不能完全轉(zhuǎn)化為Na2CO3 14．我國(guó)化工專家侯德榜的侯氏制堿法為世界制堿工業(yè)作出了突出貢獻(xiàn)。他以NaCl、NH3、CO2等為原料制得NaHCO3，進(jìn)而生產(chǎn)出純堿，有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為： NH3＋CO2＋H2O===NH4HCO3 NH4HC

21、O3＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl 2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑ (1)碳酸氫銨與飽和食鹽水反應(yīng)，能析出碳酸氫鈉晶體的原因是________(填字母標(biāo)號(hào))。 a．碳酸氫鈉難溶于水 b．碳酸氫鈉受熱易分解 c．碳酸氫鈉的溶解度相對(duì)較小，所以在溶液中首先結(jié)晶析出 (2)某探究活動(dòng)小組根據(jù)上述制堿原理，進(jìn)行碳酸氫鈉的制備實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們按各自設(shè)計(jì)的方法實(shí)驗(yàn)。 ①一位同學(xué)將二氧化碳?xì)怏w通入含氨的飽和食鹽水中制備碳酸氫鈉，實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示(圖中夾持、固定用的儀器未畫(huà)出)： 試回答下列有關(guān)問(wèn)題： (Ⅰ)乙裝置中的試劑是___________________

22、___________________； (Ⅱ)丁裝置中稀硫酸的作用是______________________________________。 (Ⅲ)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，分離出NaHCO3晶體的操作是________(填分離操作的名稱)。 ②另一位同學(xué)用下圖中戊裝置(其他裝置未畫(huà)出)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)： (Ⅰ)實(shí)驗(yàn)時(shí)，須先從________管通入________氣體，再?gòu)腳_______管中通入________氣體； (Ⅱ)有同學(xué)建議在戊裝置的b管下端連接己裝置，原因是__________________________ __________________________________

23、________________________________________。 (3)請(qǐng)你再寫(xiě)出一種實(shí)驗(yàn)室制取少量碳酸氫鈉的方法：___________________________。 【解析】　(1)在溶液中溶解度最小的物質(zhì)最先析出。(2)①除去CO2中的HCl用飽和NaHCO3溶液；H2SO4吸收揮發(fā)出來(lái)的NH3；NaHCO3以固體形式析出，應(yīng)采用過(guò)濾操作。②侯氏制堿法應(yīng)向飽和NaCl溶液中先通NH3后通CO2，因?yàn)镹H3溶解度大，可吸收更多CO2，生成較多NaHCO3固體；NH3極易溶于水，易發(fā)生倒吸，所以從a管進(jìn)入；己為多孔球泡，可增大接觸面積。(3)可利用以下反應(yīng)原理制備NaHCO3：NaOH＋CO2===NaHCO3，Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3。 【答案】　(1)c (2)①(Ⅰ)飽和碳酸氫鈉溶液　(Ⅱ)吸收未反應(yīng)的NH3(答“防止倒吸”或“吸收CO2”不可以)　(Ⅲ)過(guò)濾　②(Ⅰ)a　NH3　b　CO2　(Ⅱ)增大氣體與溶液接觸面積，提高CO2吸收率 (3)往燒堿溶液中通入過(guò)量CO2(或往飽和Na2CO3溶液中通入過(guò)量CO2等，其他合理方法均可) 7