2022年高二化学选修2寒假练习：04纯碱的生产 Word版含解析

04纯碱的生产

基础夯实

1.下列关于NaHCO3的叙述,不正确的是(　　)

A.它是一种白色粉末,相同温度下溶解度小于Na2CO3

B.加热至200 ℃左右,可完全分解,利用这种性质,可由NaHCO3制取纯碱

C.与Na2CO3相比,当质量相同时,分别跟足量盐酸反应后,NaHCO3可得到较多的二氧化碳

D.其晶体的化学式为NaHCO3·10H2O,在空气中会风化

解析：Na2CO3·10H2O在干燥的空气中容易风化,没有NaHCO3·10H2O这种物质。

答案：D

2.在制小苏打(NaCl+CO2+NH3+H2ONaHCO3↓+NH4Cl)的操作中,应在饱和食盐水中(　　)             

A.先通入CO2,达到饱和后再通入NH3

B.先通入NH3,达到饱和后再通入CO2

C.CO2和NH3同时通入

D.以上三种方法都行

解析：CO2在NaCl溶液中溶解度小,先通入NH3后使溶液呈碱性,能溶解大量的CO2,生成大量的HC,从而有利于析出大量的NaHCO3晶体。

答案：B

3.向饱和Na2CO3溶液中通入足量CO2,结果有晶体析出,对析出晶体的原因分析不正确的是(　　)

A.相同温度下,Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的

B.溶液中溶剂减少了

C.溶质质量增加了

D.反应过程放热

解析：本题考查的是Na2CO3与CO2反应的知识,根据化学方程式Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3可以得出:通过反应,溶剂质量减少,溶质质量增加,由于Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的,因此有NaHCO3晶体析出。

答案：D

4.为了确定小苏打中是否含有纯碱,下列实验操作及判断正确的是(　　)

A.将固体加热,观察是否有水生成

B.滴加盐酸,观察是否放出气体

C.将固体溶于蒸馏水配成溶液,滴加少量BaCl2溶液,观察是否有白色沉淀生成

D.将固体溶于蒸馏水配成溶液,滴加澄清石灰水,观察是否有白色沉淀生成

解析：A中加热有H2O生成是NaHCO3的性质;B中加盐酸两者都放出气体;C中Na2CO3能与BaCl2发生复分解反应生成BaCO3沉淀而NaHCO3则不能;D中加澄清石灰水两者都能生成白色沉淀,无法确定含Na2CO3。

答案：C

5.与氨碱法比较,下列关于联合制碱法优点的判断中不正确的是(　　)

A.提高了原料利用率 B.降低了生产成本

C.减少了环境污染 D.减轻了对设备的腐蚀

解析：侯氏制碱法是将合成氨工业和制碱工业联合起来,保留了氨碱法的优点,消除了它的缺点,使食盐的利用率提高到了96%以上;NH4Cl可作氮肥,避免了生成大量无用的CaCl2;同时可与合成氨厂联合,使合成氨的原料气CO转化成CO2,免除了CaCO3制CO2这一工序,降低了生产成本,减少了对环境的污染。

答案：D

6.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)CO2是制碱工业的重要原料,联合制碱法与氨碱法中CO2的来源有何不同?　。 

(4)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为:

原子利用率(%)=　。 

解析：(1)2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O

(2)NH3+CO2+H2O+NaClNaHCO3↓+NH4Cl;2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O↑

(3)联合制碱法中CO2来源于合成氨工业的副产品,而氨碱法中CO2来源于石灰石的分解。

(4)联合制碱法原子利用率的表达式:

原子利用率(%)=×100%=×100%

答案：(1)2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O

(2)NH3+CO2+H2O+NaClNaHCO3↓+NH4Cl;2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O↑

(3)联合制碱法中CO2来源于合成氨的副产品,氨碱法中CO2来源于CaCO3的分解

(4)×100%

能力提升

7.下列工业生产所发生的化学反应不涉及氧化还原反应的是(　　)

A.用侯氏制碱法生产纯碱

B.用二氧化硫制硫酸

C.工业合成氨

D.从海水中提取单质溴

解析：联合制碱法利用生成溶解度更小的碳酸氢钠,不属于氧化还原反应;B、C、D中都有氧化还原反应发生。

答案：A

8.下列说法中错误的是(　　)

①制纯碱的原料只能是无机物

②制纯碱的原料可能包含有机物

③NR3·HCl+NH3NR3+NH4Cl是氧化还原反应

④NR3·HCl+NH3NR3+NH4Cl是非氧化还原反应

A.①③ B.②③ C.①④ D.②④

解析：在侯氏制碱法制纯碱的生产中,可以用甲烷等烃与水反应制氢气。用有机胺制碱法制纯碱的生产中,所用的有机胺就属于有机物。

答案：A

9.一定温度下,向饱和碳酸钠溶液中通入足量的CO2气体,忽略溶液体积的变化,下列有关说法中正确的是              (　　)

A.c(Na+)不变

B.溶液的pH变大

C.溶液质量增大

D.溶液中溶质的质量分数变小

解析：向饱和Na2CO3溶液中通入足量的CO2气体时,发生反应Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3↓,该反应为化合反应,生成溶质NaHCO3的质量大于原溶质Na2CO3的质量,因为同一温度下,NaHCO3的溶解度小于Na2CO3的溶解度,且反应过程中溶剂的质量也减少,因此析出NaHCO3晶体,c(Na+)减小,溶液的质量减小,所以A、C选项错误;溶液中的溶质质量分数减小,所以D项正确;HC的水解程度小于C的水解程度,所以溶液的pH减小,B项错误。

答案：D

10.下列关于工业生产说法错误的是(　　)

A.在侯氏制碱工业中,向饱和氯化钠溶液中先通氨气,后通二氧化碳

B.在硫酸工业、合成氨工业中,皆采用循环操作提高原料利用率

C.在侯氏制碱工业中,二氧化碳可以循环利用

D.硫酸工业中,用水来吸收三氧化硫

解析：硫酸工业中,是用98%的硫酸来吸收三氧化硫,如果用水来吸收,则会产生酸雾,影响产率,D选项错误。

答案：D

11.下列叙述中正确的是(　　)

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饱和溶液,又有CaCO3沉淀生成

B.向Na2CO3溶液中逐滴加入等物质的量的稀盐酸,生成的CO2与原Na2CO3的物质的量之比为1∶2

C.等质量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量的稀盐酸反应,在同温同压下,生成的CO2体积相同

D.向Na2CO3饱和溶液中通入足量CO2,有NaHCO3结晶析出

解析：选项A,Ca(HCO3)2和NaHCO3在水溶液中不发生反应;选项B,向Na2CO3溶液中滴加等物质的量的稀盐酸发生反应Na2CO3+HClNaHCO3+NaCl,理论上没有CO2生成;选项C,注意等质量NaHCO3和Na2CO3与足量的稀盐酸反应,NaHCO3的物质的量大,生成CO2多;选项D,NaHCO3的溶解度比Na2CO3的小,若Na2CO3全反应则生成NaHCO3的质量比Na2CO3的大,反应消耗水,则有大量晶体析出。

答案：D

12.工业上常用氨碱法制取碳酸钠(将氨和二氧化碳先后通入饱和食盐水而析出小苏打,再经过滤、煅烧而得到纯碱),但却不能用氨碱法制取碳酸钾,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

解析：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+、HC浓度较大时便析出NaHCO3晶体,将过滤得到的NaHCO3煅烧得Na2CO3,反应的化学方程式为:NH3+H2O+CO2N+HC,Na++HCNaHCO3↓,2NaHCO3Na2CO3+H2O↑+CO2↑。

由于KHCO3溶解度较大,无法从溶液中析出,故无法利用氨碱法制取K2CO3。

答案：A

13.纯碱和小苏打是厨房中两种常见的用品,它们都是白色固体,下列区分这两种物质的说法正确的是(　　)

A.分别用炒锅加热两种样品,全部分解挥发,没有残留物的是小苏打

B.用洁净铁丝蘸取两种样品在煤气火焰上灼烧,使火焰颜色发生明显变化的是小苏打

C.用两只小玻璃杯,分别加入少量的两种样品,再加入等量的食醋,产生气泡快的是小苏打

D.先将两样品配成溶液,分别加入石灰水,无白色沉淀生成的是小苏打

解析：2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O↑,剩余固体为Na2CO3,A错误;纯碱和小苏打均含有钠元素,焰色反应无法区分;NaHCO3与石灰水也能产生沉淀:Ca2++2OH-+2HCCaCO3↓+C+2H2O。

答案：C

14.根据氨碱法的原理,首先配制氨化饱和食盐水,即向饱和食盐水中加入氨水(体积比1∶1)并充分搅拌;再将二氧化碳通入氨化饱和食盐水中,控制一定的温度,直至有碳酸氢钠析出。

请回答下列问题:

(1)用化学方程式分别表示出氨和二氧化碳在水中产生N、HC的原理　　　　　　　。 

(2)向饱和食盐水中加入氨水和通入二氧化碳的先后顺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?为什么?

　。 

(3)写出氨碱法生成碳酸氢钠的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　。 

解析：在通常状况下,氨在水中的溶解度近700体积,二氧化碳在水中的溶解度仅约1体积。

答案：(1)NH3+H2ONH3·H2ON+OH-(或NH3+H2ON+OH-);

CO2+H2OH2CO3HC+H+(或CO2+H2OHC+H+)

(2)否。在常温下,氨在饱和食盐水中的溶解度很大,二氧化碳在饱和食盐水中的溶解度较小。若先通二氧化碳后加氨水,溶液里只能产生很小浓度的HC,不利于生成NaHCO3沉淀

(3)NaCl+NH4HCO3NaHCO3↓+NH4Cl

(或NaCl+NH3+CO2+H2ONaHCO3↓+NH4Cl)

15.纯碱在日常生活和工业生产中用途广泛,需求量很大,因此纯碱的制备一直是科学家研究的一个重要方面。18世纪欧洲有个路布兰制碱法,其主要反应原理是:             

Na2SO4+2CNa2S+2CO2↑

Na2S+CaCO3CaS+Na2CO3

这种方法的最大缺点是:①此反应是高温固体反应,不能连续生产;②浪费原料,CO2不能回收利用;③污染环境,CaS没有任何用处,只能抛至野外。由于这些缺点的存在和后来化学工业的发展,路布兰法被索尔维法所代替。索尔维法的生产流程如下:

索尔维法能实现连续生产,但其食盐利用率只有70%,且所得副产品CaCl2没有用处,污染环境。

侯德榜经过几年的努力,做了500多次循环实验,终于设计出新的制碱工艺,于1943年11月在完成实验室规模的流程实验基础上,在工厂顺利试产,食盐的利用率达96%以上,得到了纯碱和氯化铵两种重要产品。氯化铵主要用作氮肥。侯德榜制碱法的原理是:

①在30~50 ℃的饱和食盐水中,先通入氨至饱和,再通入二氧化碳得到碳酸氢钠沉淀;

②过滤,将滤渣加热而得到产品;

③滤液中加入细食盐粉末,在5~10 ℃使NH4Cl沉淀,过滤,滤液为饱和食盐水。

据此回答下列问题:

(1)标出反应Na2SO4+2CNa2S+2CO2↑的电子转移方向和数目。

(2)写出索尔维制碱法的各步反应的化学方程式:

①　; 

②　; 

③　; 

④　。 

(3)写出侯德榜制碱法第①步反应的化学方程式:

　　　　　　　　。 

(4)在索尔维制碱法中可循环利用的物质是 

　　　　　　　　。 

(5)在侯德榜制碱法中可循环利用的物质是 

　　　　　　　　。 

答案：(1)

(2)①NH3+H2O+CO2NH4HCO3

②NH4HCO3+NaClNaHCO3↓+NH4Cl

③2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O

④2NaHCO3Na2CO3+H2O↑+CO2↑

(3)NaCl+H2O+NH3+CO2NaHCO3↓+NH4Cl

(4)NH3和CO2　(5)CO2和饱和食盐水