2017-2018學年高中化學 課時跟蹤訓練(三)純堿的生產 新人教版選修2.doc
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課時跟蹤訓練(三) 純堿的生產 一、選擇題(本題包括10小題,每小題5分,共50分) 1.我國著名的化工專家侯德榜在20世紀20年代所創(chuàng)立的“侯氏制堿法”譽滿全球?!昂钍现茐A法”中的堿是指下列的( ) A.NaOH B.K2CO3 C.Na2CO3 D.NaHCO3 2.下列屬于侯氏制堿法的優(yōu)點的是( ) A.氨和二氧化碳由合成氨廠提供 B.母液可回收制氯化銨 C.氯化鈉的利用率達96% D.以上全是 3.下列說法不正確的是( ) A.“聯(lián)合制堿法”和“氨堿法”的化學反應原理中都有下列化學反應 NH3+CO2+NaCl+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl 2NaHCO3Na2CO3+H2O↑+CO2↑ B.“聯(lián)合制堿法”生產中有氨的循環(huán)利用工藝 C.“氨堿法”生產中有氨的循環(huán)利用工藝 D.“聯(lián)合制堿法”和“氨堿法”都有一定的局限性 4.工業(yè)上常用氨堿法制取碳酸鈉(將氨氣和二氧化碳先后通入飽和食鹽水而析出小蘇打,再經過濾、焙燒而得到純堿),但卻不能用氨堿法制碳酸鉀,這是因為在溶液中( ) 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 5.下列說法中不正確的是( ) A.用聯(lián)合制堿法制造純堿和氯化銨,原料的利用率高,不必考慮環(huán)境保護的問題 B.化工生產技術始終是在不斷創(chuàng)新中發(fā)展,侯氏制堿法也還需要改進 C.社會對純堿的需求是純堿生產技術創(chuàng)新發(fā)展的原動力 D.純堿生產技術的再創(chuàng)新需要多門學科、多種技術的協(xié)同作用 6.工業(yè)上將相同物質的量的NaCl、CO2、NH3在30 ℃時配成溶液,此時溶液中無晶體。當降溫至某溫度時,開始析出晶體,此晶體是( ) 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 A.NH4Cl B.NH4HCO3 C.NaHCO3 D.NaCl 7.某工廠依據(jù)生產純堿的工藝流程設計用CaSO4、H2O、NH3、CO2制備(NH4)2SO4。其工作過程如下: 下列推理不合理的是( ) A.往甲中通CO2有利于(NH4)2SO4生成 B.生成1 mol (NH4)2SO4至少消耗2 mol NH3 C.直接蒸干濾液能得到純凈的(NH4)2SO4 D.煅燒CaCO3生成的CO2可被循環(huán)使用 8.1892年比利時人索爾維以NaCl、CO2、NH3、H2O為原料制得了純凈的Na2CO3,該法又稱氨堿法,其主要生產流程 下列有關說法不正確的是( ) A.從理論上看,循環(huán)生產時不需要再補充NH3 B.從綠色化學原料充分利用的角度看,該方法有兩個明顯的缺陷是:氯化鈉未能充分利用和產生CaCl2廢棄物 C.氨堿法生產過程中將NH4Cl作為一種化工產品,不再生產NH3來循環(huán)使用 D.從理論上看,每再生產1 mol Na2CO3,再補充的物質及其物質的量分別是2 mol NaCl和1 mol CO2 9.1791年,法國醫(yī)生路布蘭首先獲得制堿專利,以食鹽、濃硫酸、石灰石、煤為原料制堿,該方法分三步: ①用NaCl與H2SO4反應制Na2SO4: 2NaCl+H2SO4Na2SO4+2HCl↑ ②用焦炭還原Na2SO4制Na2S: Na2SO4+4CNa2S+4CO↑ ③用硫化鈉與石灰石反應制Na2CO3: Na2S+CaCO3Na2CO3+CaS 下列說法正確的是( ) A.②③兩步都是氧化還原反應 B.只有第②步是氧化還原反應 C.該方法對生產設備基本沒有腐蝕 D.該方法對環(huán)境污染較小 10.反應NaCl+CO2+NH3+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl是“氨堿法”的重要化學反應,以下是對該反應涉及的有關知識的部分見解,其中不正確的是( ) A.該條件下NaHCO3的溶解度較小 B.NaHCO3不是純堿 C.析出固體后的溶液為NaHCO3的不飽和溶液 D.析出固體后的溶液為NaHCO3的飽和溶液 二、非選擇題(本題包括4小題,共50分) 11.(12分)純堿是一種重要的化工原料。目前制堿工業(yè)主要有“氨堿法”和“聯(lián)合制堿法”兩種工藝。請按要求回答問題: (1)“氨堿法”產生大量CaCl2廢棄物,請寫出該工藝中產生CaCl2的化學方程式:________________________________________________________________________。 (2)寫出“聯(lián)合制堿法”有關反應的化學方程式: ________________________________________________________________________; ________________________________________________________________________。 (3)綠色化學的重要原則之一是提高反應的原子利用率。根據(jù)“聯(lián)合制堿法”總反應,列出計算原子利用率的表達式:原子利用率(%)=__________________。 12.(12分)侯氏制堿法原理是:將NH3和CO2氣體通入飽和食鹽水中即可獲得NaHCO3和NH4Cl的混合物,然后分離出NaHCO3再加熱制得純堿。其流程如下: 參照下表: 物質 CO2 NH3 NaHCO3 NH4Cl NaCl 溶解度(20 ℃) V水∶V二氧化碳=1∶1 V水∶V氨氣=1∶700 9.6 g 37.2 g a g 回答下列問題: (1)氣體A、B依次是________。 A.CO2、NH3 B.NH3、CO2 C.任何順序都可以 (2)寫出(Ⅰ)和(Ⅱ)步驟總反應的化學方程式____________________________________ ________________________________________________________________________。 由反應原理可知,a________9.6(填“<”、“>”或“=”)。 (3)操作(Ⅲ)的名稱是________,化學實驗室進行該操作用到的玻璃儀器有________________。 (4)經步驟(Ⅲ)所得液體中含有的鹽為(寫化學式)________。經過________(填操作名稱)后可以得到化肥。 (5)每當通入NH3 44.8 L(標準狀況下)時可以得到純堿100.0 g,則NH3的利用率為________。 13.(12分)根據(jù)侯德榜制堿原理并參考下表的數(shù)據(jù),實驗室制備純堿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 ℃,攪拌下分批加入研細的NH4HCO3固體,加料完畢后,繼續(xù)保溫30分鐘,靜置、過濾得NaHCO3晶體。用少量蒸餾水洗滌除去雜質后轉入蒸發(fā)皿中,灼燒2小時,制得Na2CO3固體。四種鹽在不同溫度下的溶解度表(g/100 g水) 鹽 溶解度 溫度/℃ NaCl NH4HCO3 NaHCO3 NH4Cl 0 35.7 11.9 6.9 29.4 10 35.8 15.8 8.1 33.3 20 36.0 21.0 9.6 37.2 30 36.3 27.0 11.1 41.4 40 36.6 -① 12.7 45.8 50 37.0 - 14.5 50.4 60 37.3 - 16.4 55.3 100 39.8 - - 77.3 注:①>35℃ NH4HCO3會分解。請回答: (1)反應溫度控制在30~35 ℃,是因為若高于35 ℃,則____________,若低于30 ℃,則______________;為控制此溫度范圍,采取的加熱方法為_________________________。 (2)加料完畢后,繼續(xù)保溫30分鐘,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(用化學式表示)。 (3)過濾所得的母液中含有______________________(用化學式表示),需加入________,并做進一步處理,使NaCl溶液循環(huán)使用,同時可回收NH4Cl。 14.(14分)我國化學家侯德榜改革國外的純堿生產工藝,生產流程可簡要表示如下: (1)上述生產純堿的方法稱________,副產品的一種用途為________。 (2)沉淀池中發(fā)生的化學反應方程式是________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)寫出上述流程中X物質的化學式是________。 (4)使原料氯化鈉的利用率從70%提高到90%以上,主要是設計了________(填上述流程中的編號)的循環(huán),從沉淀池中取出沉淀的操作是________________________________。 (5)為檢驗產品碳酸鈉中是否含有氯化鈉,可取少量試樣溶于水后,再滴加________。 (6)向母液中通氨氣,加入細小食鹽顆粒,冷卻析出副產品。通氨氣的作用有________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 a.增大NH的濃度,使NH4Cl更多地析出 b.使NaHCO3更多地析出 c.使NaHCO3轉化為Na2CO3,提高析出的NH4Cl純度 答 案 1.選C 本題中的堿指的是純堿Na2CO3。 2.選D 侯氏制堿法的優(yōu)點有原料易得,NaCl的利用率高,而且產生的NH4Cl可以作肥料。 3.選B “氨堿法”將NH4Cl和Ca(OH)2再反應,使NH3循環(huán)利用;“聯(lián)合制堿法”是制得純堿和副產品氯化銨。 4.選A 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Na+、HCO濃度較大時便析出NaHCO3晶體,將過濾得到的NaHCO3煅燒得Na2CO3,由于KHCO3溶解度較大,無法從溶液中析出,故無法利用其分解制取K2CO3。 5.選A 化工生產一般都會產生污染物,要科學地評價純堿生產技術及其他化工生產技術,環(huán)境保護也需考慮。 6.選C 據(jù)表中數(shù)據(jù)可知,隨溫度的降低,NaHCO3的溶解度始終最小,故首先析出的物質應是NaHCO3。 7.選C 觀察流程圖可知,甲中已通入了足量的NH3,往甲中通CO2的目的是與NH3反應生成(NH4)2CO3,從而有利于(NH4)2SO4的生成,A、B正確;煅燒生成的CO2可以通入甲中循環(huán)使用,D正確。 8.選C 工業(yè)制堿的原理涉及反應:NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl,2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O↑。索爾維法用生成的氯化銨制備氨氣,將氯化銨進行了循環(huán)利用,所以從理論上講,是不需要補充氨的。但是在生產過程中,NaCl母液被棄去,氯化銨制備氨氣生成了無用的氯化鈣,這兩點是索爾維法的缺陷。根據(jù)反應關系式及原子守恒,從理論上看每生產1 mol Na2CO3,需再補充的物質及其物質的量分別是2 mol NaCl和1 mol CO2。 9.選B 氧化還原反應是有元素化合價變化的反應,第③步反應無化合價變化,不是氧化還原反應,A不正確;該生產中產生HCl,對設備嚴重腐蝕;第②步反應生成的CO是大氣污染物,故C、D不正確。 10.選C 該條件下NaHCO3的溶解度不大,因此析出NaHCO3,析出后應為NaHCO3的飽和溶液。 11.解析:(3)聯(lián)合制堿法反應的化學方程式為NH3+CO2+H2O+NaCl===NaHCO3↓+NH4Cl,2NaHCO3Na2CO3+H2O↑+CO2↑,總反應可看作是2NH3+2NaCl+CO2+H2O===Na2CO3+2NH4Cl,所以,原子利用率(%)=100%=100%。 答案:(1)2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O (2)NH3+CO2+H2O+NaCl(飽和)===NaHCO3↓+NH4Cl 2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O↑ (3)100% 12.解析:(1)氨氣在水溶液中溶解度大,故侯氏制堿法中先向飽和食鹽水中通入NH3,后通入CO2。 (2)由反應原理:飽和食鹽水中析出NaHCO3沉淀,故同溫下NaCl的溶解度大于NaHCO3的溶解度,a>9.6。 (5)由反應轉化關系:NH3~NaCl~Na2CO3,當?shù)玫?00.0 g純堿時,消耗NH3為2=1.887 mol,則NH3的利用率為100%=94.34%。 答案:(1)B (2)NH3+CO2+H2O+NaCl===NaHCO3↓+NH4Cl?。? (3)過濾 燒杯、漏斗、玻璃棒 (4)NaHCO3、NH4Cl(NaCl寫與不寫均可) 結晶 (5)94.34% 13.解析:(1)溫度超過35 ℃,NH4HCO3會分解,反應速率受溫度的影響,溫度低,反應速率慢,此溫度下,用水浴加熱較為好控制。 (2)反應需要保持一段時間,使其反應充分。NaHCO3晶體表面會附著未反應完的NaCl、NH4HCO3及生成的NH4Cl等,需水洗除去。 (3)加入鹽酸可使NaHCO3轉化為NaCl,也可使NH4HCO3轉化為NH4Cl。 答案:(1)NH4HCO3分解 反應速率降低 水浴加熱 (2)使反應充分進行 NaHCO3的溶解度最小 NaCl、NH4Cl、NH4HCO3 (3)NaHCO3、NaCl、NH4Cl、NH4HCO3 HCl 14.解析:(1)、(2)兩問題為識記性題目。(3)需要在理解原理的基礎上作出回答。(4)原料利用率和基本實驗操作的考查?!把h(huán)操作”是提高原料利用率、解決環(huán)境污染等問題的關鍵思想。過濾是初中就要求掌握的基本操作。(5)本問題是Cl-的檢驗,這是中學常見離子的檢驗。(6)實際是平衡理論的具體應用。 答案:(1)聯(lián)合制堿法或侯氏制堿法 制化肥或作電解液等(其他合理答案均可) (2)NH3+CO2+H2O+NaCl===NH4Cl+NaHCO3↓ (3)CO2 (4)Ⅰ 過濾 (5)稀硝酸和硝酸銀溶液 (6)ac- 配套講稿:
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