2020学年高中化学 课时跟踪训练（三）纯碱的生产 新人教版选修2 8页

课时跟踪训练(三)　纯碱的生产 一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分)‎ ‎1．我国著名的化工专家侯德榜在20世纪20年代所创立的“侯氏制碱法”誉满全球。“侯氏制碱法”中的碱是指下列的(　　)‎ A．NaOH　　　　　　　 B．K2CO3‎ C．Na2CO3 D．NaHCO3‎ ‎2．下列属于侯氏制碱法的优点的是(　　)‎ A．氨和二氧化碳由合成氨厂提供 B．母液可回收制氯化铵 C．氯化钠的利用率达96%‎ D．以上全是 ‎3．下列说法不正确的是(　　)‎ A．“联合制碱法”和“氨碱法”的化学反应原理中都有下列化学反应 NH3＋CO2＋NaCl＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl ‎2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑‎ B．“联合制碱法”生产中有氨的循环利用工艺 C．“氨碱法”生产中有氨的循环利用工艺 D．“联合制碱法”和“氨碱法”都有一定的局限性 ‎4．工业上常用氨碱法制取碳酸钠(将氨气和二氧化碳先后通入饱和食盐水而析出小苏打，再经过滤、焙烧而得到纯碱)，但却不能用氨碱法制碳酸钾，这是因为在溶液中(　　)‎ A．KHCO3溶解度较大 B．KHCO3溶解度较小 C．K2CO3溶解度较大 D．K2CO3溶解度较小 ‎5．下列说法中不正确的是(　　)‎ A．用联合制碱法制造纯碱和氯化铵，原料的利用率高，不必考虑环境保护的问题 B．化工生产技术始终是在不断创新中发展，侯氏制碱法也还需要改进 C．社会对纯碱的需求是纯碱生产技术创新发展的原动力 D．纯碱生产技术的再创新需要多门学科、多种技术的协同作用 ‎6．工业上将相同物质的量的NaCl、CO2、NH3在‎30 ℃‎时配成溶液，此时溶液中无晶体。当降温至某温度时，开始析出晶体，此晶体是(　　)‎ 8‎ 温度/℃‎ ‎ 溶解度/g 盐 ‎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．某工厂依据生产纯碱的工艺流程设计用CaSO4、H2O、NH3、CO2制备(NH4)2SO4。其工作过程如下：‎ 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．直接蒸干滤液能得到纯净的(NH4)2SO4‎ D．煅烧CaCO3生成的CO2可被循环使用 ‎8．1892年比利时人索尔维以NaCl、CO2、NH3、H2O为原料制得了纯净的Na2CO3，该法又称氨碱法，其主要生产流程 下列有关说法不正确的是(　　)‎ A．从理论上看，循环生产时不需要再补充NH3‎ B．从绿色化学原料充分利用的角度看，该方法有两个明显的缺陷是：氯化钠未能充分利用和产生CaCl2废弃物 C．氨碱法生产过程中将NH4Cl作为一种化工产品，不再生产NH3来循环使用 D．从理论上看，每再生产1 mol Na2CO3，再补充的物质及其物质的量分别是2 mol NaCl和1 mol CO2‎ ‎9．1791年，法国医生路布兰首先获得制碱专利，以食盐、浓硫酸、石灰石、煤为原料制碱，该方法分三步：‎ 8‎ ‎①用NaCl与H2SO4反应制Na2SO4：‎ ‎2NaCl＋H2SO4Na2SO4＋2HCl↑‎ ‎②用焦炭还原Na2SO4制Na2S：‎ Na2SO4＋‎4CNa2S＋4CO↑‎ ‎③用硫化钠与石灰石反应制Na2CO3：‎ Na2S＋CaCO3Na2CO3＋CaS 下列说法正确的是(　　)‎ A．②③两步都是氧化还原反应 B．只有第②步是氧化还原反应 C．该方法对生产设备基本没有腐蚀 D．该方法对环境污染较小 ‎10．反应NaCl＋CO2＋NH3＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl是“氨碱法”的重要化学反应，以下是对该反应涉及的有关知识的部分见解，其中不正确的是(　　)‎ A．该条件下NaHCO3的溶解度较小 B．NaHCO3不是纯碱 C．析出固体后的溶液为NaHCO3的不饱和溶液 D．析出固体后的溶液为NaHCO3的饱和溶液 二、非选择题(本题包括4小题，共50分)‎ ‎11．(12分)纯碱是一种重要的化工原料。目前制碱工业主要有“氨碱法”和“联合制碱法”两种工艺。请按要求回答问题：‎ ‎(1)“氨碱法”产生大量CaCl2废弃物，请写出该工艺中产生CaCl2的化学方程式：________________________________________________________________________。‎ ‎(2)写出“联合制碱法”有关反应的化学方程式：‎ ‎________________________________________________________________________；‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)绿色化学的重要原则之一是提高反应的原子利用率。根据“联合制碱法”总反应，列出计算原子利用率的表达式：原子利用率(%)＝__________________。‎ ‎12．(12分)侯氏制碱法原理是：将NH3和CO2气体通入饱和食盐水中即可获得NaHCO3和NH4Cl的混合物，然后分离出NaHCO3再加热制得纯碱。其流程如下：‎ 8‎ 参照下表：‎ 物质 CO2‎ NH3‎ NaHCO3‎ NH4Cl NaCl 溶解度(‎20 ℃‎)‎ V水∶V二氧化碳＝1∶1‎ V水∶V氨气＝1∶700‎ ‎9.6 g ‎37.2 g‎ ‎ a g 回答下列问题：‎ ‎(1)气体A、B依次是________。‎ A．CO2、NH3 B．NH3、CO2‎ C．任何顺序都可以 ‎(2)写出(Ⅰ)和(Ⅱ)步骤总反应的化学方程式____________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 由反应原理可知，a________9.6(填“＜”、“＞”或“＝”)。‎ ‎(3)操作(Ⅲ)的名称是________，化学实验室进行该操作用到的玻璃仪器有________________。‎ ‎(4)经步骤(Ⅲ)所得液体中含有的盐为(写化学式)________。经过________(填操作名称)后可以得到化肥。‎ ‎(5)每当通入NH3 ‎44.8 L(标准状况下)时可以得到纯碱‎100.0 g，则NH3的利用率为________。‎ ‎13．(12分)根据侯德榜制碱原理并参考下表的数据，实验室制备纯碱Na2CO3的主要步骤是：将配制好的饱和NaCl溶液倒入烧杯中加热，控制温度在30～‎35 ℃‎，搅拌下分批加入研细的NH4HCO3固体，加料完毕后，继续保温30分钟，静置、过滤得NaHCO3晶体。用少量蒸馏水洗涤除去杂质后转入蒸发皿中，灼烧2小时，制得Na2CO3固体。四种盐在不同温度下的溶解度表(g/‎100 g水)‎ 盐 溶解度 温度/℃‎ NaCl NH4HCO3‎ NaHCO3‎ NH4Cl 8‎ ‎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会分解。请回答：‎ ‎(1)反应温度控制在30～‎35 ℃‎，是因为若高于‎35 ℃‎，则____________，若低于‎30 ℃‎，则______________；为控制此温度范围，采取的加热方法为_________________________。‎ ‎(2)加料完毕后，继续保温30分钟，目的是___________________________________。静置后只析出NaHCO3晶体的原因是______________________________________________。‎ 用蒸馏水洗涤NaHCO3晶体的目的是除去____________________________杂质(用化学式表示)。‎ ‎(3)过滤所得的母液中含有______________________(用化学式表示)，需加入________，并做进一步处理，使NaCl溶液循环使用，同时可回收NH4Cl。‎ ‎14．(14分)我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下：‎ ‎(1)上述生产纯碱的方法称________，副产品的一种用途为________。‎ ‎(2)沉淀池中发生的化学反应方程式是________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)写出上述流程中X物质的化学式是________。‎ ‎(4)使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上，主要是设计了________(填上述流程中的编号)的循环，从沉淀池中取出沉淀的操作是________________________________。‎ ‎(5)为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，可取少量试样溶于水后，再滴加________。‎ ‎(6)向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品。通氨气的作用有________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ a．增大NH的浓度，使NH4Cl更多地析出 8‎ b．使NaHCO3更多地析出 c．使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4Cl纯度 答 案 ‎1．选C　本题中的碱指的是纯碱Na2CO3。‎ ‎2．选D　侯氏制碱法的优点有原料易得，NaCl的利用率高，而且产生的NH4Cl可以作肥料。‎ ‎3．选B　“氨碱法”将NH4Cl和Ca(OH)2再反应，使NH3循环利用；“联合制碱法”是制得纯碱和副产品氯化铵。‎ ‎4．选A　氨碱法制取Na2CO3的原理是，在精制的食盐水中分别通入NH3、CO2，由于NaHCO3溶解度不大，当Na＋、HCO浓度较大时便析出NaHCO3晶体，将过滤得到的NaHCO3煅烧得Na2CO3，由于KHCO3溶解度较大，无法从溶液中析出，故无法利用其分解制取K2CO3。‎ ‎5．选A　化工生产一般都会产生污染物，要科学地评价纯碱生产技术及其他化工生产技术，环境保护也需考虑。‎ ‎6．选C　据表中数据可知，随温度的降低，NaHCO3的溶解度始终最小，故首先析出的物质应是NaHCO3。‎ ‎7．选C　观察流程图可知，甲中已通入了足量的NH3，往甲中通CO2的目的是与NH3反应生成(NH4)2CO3，从而有利于(NH4)2SO4的生成，A、B正确；煅烧生成的CO2可以通入甲中循环使用，D正确。‎ ‎8．选C　工业制碱的原理涉及反应：NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl,2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑。索尔维法用生成的氯化铵制备氨气，将氯化铵进行了循环利用，所以从理论上讲，是不需要补充氨的。但是在生产过程中，NaCl母液被弃去，氯化铵制备氨气生成了无用的氯化钙，这两点是索尔维法的缺陷。根据反应关系式及原子守恒，从理论上看每生产1 mol Na2CO3，需再补充的物质及其物质的量分别是2 mol NaCl和1 mol CO2。‎ ‎9．选B　氧化还原反应是有元素化合价变化的反应，第③步反应无化合价变化，不是氧化还原反应，A不正确；该生产中产生HCl，对设备严重腐蚀；第②步反应生成的CO是大气污染物，故C、D不正确。‎ ‎10．选C　该条件下NaHCO3的溶解度不大，因此析出NaHCO3，析出后应为NaHCO3的饱和溶液。‎ ‎11．解析：(3)联合制碱法反应的化学方程式为NH3＋CO2＋H2O＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl,2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑，总反应可看作是2NH3＋2NaCl＋CO2＋H 8‎ ‎2O===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(饱和)===NaHCO3↓＋NH4Cl　2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑‎ ‎(3)×100%‎ ‎12．解析：(1)氨气在水溶液中溶解度大，故侯氏制碱法中先向饱和食盐水中通入NH3，后通入CO2。‎ ‎(2)由反应原理：饱和食盐水中析出NaHCO3沉淀，故同温下NaCl的溶解度大于NaHCO3的溶解度，a>9.6。‎ ‎(5)由反应转化关系：NH3～NaCl～Na2CO3，当得到‎100.0 g纯碱时，消耗NH3为×2＝1.887 mol，则NH3的利用率为×100%＝94.34%。‎ 答案：(1)B ‎(2)NH3＋CO2＋H2O＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl　＞‎ ‎(3)过滤　烧杯、漏斗、玻璃棒 ‎(4)NaHCO3、NH4Cl(NaCl写与不写均可)　结晶 ‎(5)94.34%‎ ‎13．解析：(1)温度超过‎35 ℃‎，NH4HCO3会分解，反应速率受温度的影响，温度低，反应速率慢，此温度下，用水浴加热较为好控制。‎ ‎(2)反应需要保持一段时间，使其反应充分。NaHCO3晶体表面会附着未反应完的NaCl、NH4HCO3及生成的NH4Cl等，需水洗除去。‎ ‎(3)加入盐酸可使NaHCO3转化为NaCl，也可使NH4HCO3转化为NH4Cl。‎ 答案：(1)NH4HCO3分解　反应速率降低　水浴加热 ‎(2)使反应充分进行　NaHCO3的溶解度最小 NaCl、NH4Cl、NH4HCO3‎ ‎(3)NaHCO3、NaCl、NH4Cl、NH4HCO3　HCl ‎14．解析：(1)、(2)两问题为识记性题目。(3)需要在理解原理的基础上作出回答。(4)原料利用率和基本实验操作的考查。“循环操作”是提高原料利用率、解决环境污染等问题的关键思想。过滤是初中就要求掌握的基本操作。(5)本问题是Cl－‎ 8‎ 的检验，这是中学常见离子的检验。(6)实际是平衡理论的具体应用。‎ 答案：(1)联合制碱法或侯氏制碱法　制化肥或作电解液等(其他合理答案均可)‎ ‎(2)NH3＋CO2＋H2O＋NaCl===NH4Cl＋NaHCO3↓‎ ‎(3)CO2‎ ‎(4)Ⅰ　过滤 ‎(5)稀硝酸和硝酸银溶液　(6)ac 8‎