課題3純堿的生產

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1、 第1單元 課題3 (本欄目內容，在學生用書中以活頁形式分冊裝訂！) 一、選擇題 1．與氨堿法比較，下列關于聯(lián)合制堿法優(yōu)點的判斷中不正確的是(　　) A．提高了原料利用率　　　　　 B．降低了生產成本 C．減少了環(huán)境污染 D．減輕了對設備的腐蝕 【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，保留了氨堿法的優(yōu)點，消除了它的缺點，使食鹽的利用率提高到96%；NH4Cl可作氮肥，避免了生成大量無用的CaCl2；同時可與合成氨廠聯(lián)合，使合成氨的原料氣CO轉化成CO2，革除了CaCO3制CO2這一工序，降低了生產成本，減少了對環(huán)境的污染。 【答案】　D 2．

2、向飽和Na2CO3溶液中通入足量CO2，結果有晶體析出，對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．溶質質量增加了 D．反應過程放熱 【解析】　本題考查的是Na2CO3與CO2反應的知識，根據(jù)反應方程式Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3可以得出：通過反應，溶劑質量減少，溶質質量增加，由于Na2CO3的溶解度大于NaHCO3，因此有NaHCO3晶體析出。 【答案】　D 3．下列關于工業(yè)生產說法錯誤的是(　　) 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，用水來吸收三氧化硫 【解析】　硫酸工業(yè)中，是用98.3%的濃硫酸來吸收三氧化硫，如果用水來吸收，則會產生酸霧，影響產率，D選項錯誤。 【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(　　) 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CO2＋H2O＋NH3===NH4＋＋HCO3－，溶液中存在的離子有Na＋、Cl－、NH4＋、HCO3－。從30 ℃時降溫，溶解度小的物質將析出。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，故析出的物質應是NaHCO3。 【答案】　C 5．下列物質的用途中不正確的是(　　) A．純堿：制糕點 B．小蘇打：

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

6、B中鈉與CuSO4溶液反應，其實質是鈉先與水反應，而無法置換出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－，正確寫法為：HCO3－＋H＋===CO2↑＋H2O。 【答案】　AD 7．純堿和小蘇打是廚房中兩種常見的用品，它們都是白色固體，下列區(qū)分這兩種物質的方法中正確的是(　　) 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項錯誤；純堿和小蘇打的火焰顏色均為黃色，B項錯誤；二者的溶液中分別加入澄清石灰水，均有CaCO3沉淀生成，D項錯誤。 【答案】　C 8．下列說法中錯誤的是(　　) A．制純堿的原料只能是無機物 B．制純堿的原料可能包含有機物 C．NR3·HCl＋NH3===NR3＋NH4Cl是氧化還原反應 D．NR3·HCl＋NH3===NR3十NH4Cl是非氧化還原反應 【解析】　在侯氏制堿法制純堿的生產

8、中，可以用甲烷等烴跟水反應制氫氣。用有機胺制堿法制純堿的生產中，所用的有機胺就屬于有機物。 【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)過濾、煅燒而得到純堿)，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 【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Na＋，HCO3－濃度較大時便析出NaHCO3晶體，將過濾得到的NaHCO3煅燒得Na2CO3，反應

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，無法從溶液中析出，故無法利用氨堿法制取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的量的稀鹽酸，生成的CO2與原Na2CO3的物質的量之比為1∶2 C．等質量的NaHCO3和Na2CO3分別與足量的

10、稀鹽酸反應，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結晶析出 【解析】　選項A，Ca(HCO3)2和NaHCO3在水溶液中不發(fā)生反應；選項B，向Na2CO3溶液中滴加等物質的量的稀鹽酸，Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaCl，理論上沒有CO2生成；選項C，注意等質量和足量的稀鹽酸的異樣；選項D，NaHCO3溶解度比Na2CO3小，若Na2CO3全反應則生成NaHCO3質量比Na2CO3多，反應消耗水，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)并充分攪拌；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。 請回答下列問題： (1)用化學方程式分別表示出氨和二氧化碳在水中產生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)寫出氨堿法生成碳酸氫鈉的化學方程式____________________________________。 【

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 ℃，在攪拌下分批加入研細的NH4HCO3固體；加料完畢后，繼續(xù)保溫30 min，靜置、過濾得NaHCO3晶體。用少量蒸餾水洗滌除去雜質，抽干后轉入蒸發(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 (說明：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___________

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(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________________________，并作進一步處理，使NaCl溶液循環(huán)使用，同時可回收NH4Cl。 【解析】　(1)由題意知，大于35 ℃時NH4HCO3分解，故溫度不能超過35 ℃，若低于

16、30 ℃反應速率降低，要控制此溫度范圍應用水浴加熱。 (2)保溫30 min是為了使反應充分進行，提高原料的利用率和NaHCO3的產率，由表可知，只析出NaHCO3晶體的原因是因為在30～35 ℃時NaHCO3的溶解度最??；洗滌的目的是為了除去溶液中的其他雜質如NaCl、NH4Cl、NH4HCO3等。 (3)過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　反應速率降低　水浴加熱 (2)使反應充分進行　30～35 ℃時，NaHCO3的溶解度最小　NaCl、NH4Cl、NH4HCO3 (3)N

17、aHCO3、NaCl、NH4Cl、NH4HCO3　HCl 13．某學生擬用NaOH溶液吸收CO2氣體，制備Na2CO3溶液，為了防止通入的CO2氣體過量生成NaHCO3，他設計了如下的實驗步驟： ①用25 mL NaOH溶液吸收過量的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。按他的設計，第①步實驗裝置如下圖： (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)有人認為實驗步驟②③的順序對調，即先混合，再煮沸，更合理，你認為對嗎？為什么？ ______________________________________。 【解析】　CO2與NaOH反應，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，故可直接通入過量的CO2制得NaHCO3，然后與等量的NaOH混合，制得Na2CO3。但是為防止過量的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　實驗①生成NaHCO3，其中溶解的CO2氣體煮沸時除

20、去，在實驗③NaHCO3恰好被NaOH中和完全，轉化生成Na2CO3　(2)不能　實驗中使用的CO2氣體發(fā)生器，只適用于塊狀固體和液體反應，Na2CO3是粉末狀固體，反應過于劇烈　(3)NaHCO3飽和溶液　除去CO2中的HCl氣體　(4)不合理，若不先驅除溶液中溶解的CO2氣體，實驗③加入NaOH將有一部分消耗于與CO2氣體的反應，使NaHCO3不能完全轉化為Na2CO3 14．我國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。他以NaCl、NH3、CO2等為原料制得NaHCO3，進而生產出純堿，有關反應的化學方程式為： 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，能析出碳酸氫鈉晶體的原因是________(填字母標號)。 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較小，所以在溶液中首先結晶析出 (2)某探究活動小組根據(jù)上述制堿原理，進行碳酸氫鈉的制備實驗，同學們按各自設計的方法實驗。 ①一位同學將二氧化碳氣體通入含氨的飽和食鹽水中制備碳酸氫鈉，實驗裝置如下圖所示(圖中夾持、固定用的儀器未畫出)： 試回答下列有關問題： (Ⅰ)乙裝置中的試劑是___________________

22、___________________； (Ⅱ)丁裝置中稀硫酸的作用是______________________________________。 (Ⅲ)實驗結束后，分離出NaHCO3晶體的操作是________(填分離操作的名稱)。 ②另一位同學用下圖中戊裝置(其他裝置未畫出)進行實驗： (Ⅰ)實驗時，須先從________管通入________氣體，再從________管中通入________氣體； (Ⅱ)有同學建議在戊裝置的b管下端連接己裝置，原因是__________________________ __________________________________

23、________________________________________。 (3)請你再寫出一種實驗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)出來的NH3；NaHCO3以固體形式析出，應采用過濾操作。②侯氏制堿法應向飽和NaCl溶液中先通NH3后通CO2，因為NH3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管進入；己為多孔球泡，可增大接觸面積。(3)可利用以下反應原理制備NaHCO3：NaOH＋CO2===NaHCO3，Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3。 【答案】　(1)c (2)①(Ⅰ)飽和碳酸氫鈉溶液　(Ⅱ)吸收未反應的NH3(答“防止倒吸”或“吸收CO2”不可以)　(Ⅲ)過濾?、?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量CO2(或往飽和Na2CO3溶液中通入過量CO2等，其他合理方法均可) 7