Question

【題目】碳酸鈉廣泛用于造紙、紡織、玻璃、洗滌劑、肥皂、制革等工業(yè)，是一種重要的化工原料。呂布蘭、索爾維和侯德榜為碳酸鈉的工業(yè)化生產(chǎn)作出了巨大貢獻(xiàn)。

I、呂布蘭法

1789年，法國(guó)醫(yī)生呂布蘭 (N．Leblanc，1742﹣1806)以食鹽、濃硫酸、木炭和石灰石為原料，開(kāi)創(chuàng)了規(guī)�；�工業(yè)制取碳酸鈉的先河，具體流程如圖：

(1)碳酸鈉俗稱_____。

(2)在高溫條件下，②中發(fā)生兩步反應(yīng)，其中一步是Na2SO4和木炭生成Na2S和CO，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ___________。

(3)③中“水浸”時(shí)通常需要攪拌，其目的是________。

(4)不斷有科學(xué)家對(duì)呂布蘭法進(jìn)行改進(jìn)，是因?yàn)榇朔ㄓ忻黠@不足，請(qǐng)寫(xiě)出一條不足之處______。

Ⅱ、索爾維法

1892年，比利時(shí)工程師索爾維發(fā)明氨堿法制碳酸鈉，又稱索爾維法。原理如下：

NaCl+NH3+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl

2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O

某興趣小組采用下列裝置模擬索爾維法制備碳酸氫鈉，進(jìn)而制得碳酸鈉。

實(shí)驗(yàn)操作如下：

①關(guān)閉K1，打開(kāi)K2通入NH3，調(diào)節(jié)氣流速率，待其穩(wěn)定后，打開(kāi)K1通入CO2；

②待三頸燒瓶?jī)?nèi)出現(xiàn)較多固體時(shí)，關(guān)閉K2停止通NH3，一段時(shí)間后，關(guān)閉K1停止通CO2；

③將三頸燒瓶?jī)?nèi)的反應(yīng)混合物過(guò)濾、洗滌、低溫干燥，并將所得固體置于敞口容器中加熱，記錄剩余固體質(zhì)量。

加熱時(shí)間/min	t0	t1	t2	t3	t4	t5
剩余固體質(zhì)量/g	未記錄	15.3	13.7	11.9	10.6	10.6

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(5)飽和NaHCO3溶液的作用是除去CO2中混有的HCl，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____；

(6)三頸燒瓶上連接的長(zhǎng)頸漏斗的主要作用是_____

(7)①根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄，計(jì)算t2時(shí) NaHCO3固體的分解率 (已分解的 NaHCO3質(zhì)量與加熱前原NaHCO3質(zhì)量的比值)，請(qǐng)寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程_________。

②若加熱前NaHCO3固體中還存在少量NaCl，上述計(jì)算結(jié)果將_____ (填“偏大”、“偏小或“無(wú)影響”)。

(8)制堿技術(shù)在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)把持在英、法等西方國(guó)家手中，我國(guó)化學(xué)工程專家侯德榜先生獨(dú)立摸索出索爾維法并公布與眾，又于1943年創(chuàng)造性地將制堿與制氨兩種工藝聯(lián)合起來(lái)，基本消除廢棄物的排放，同時(shí)生產(chǎn)出碳酸鈉和氯化銨兩種產(chǎn)品，這就是著名的侯氏制堿法。下列認(rèn)識(shí)或理解正確的是_____

①科學(xué)認(rèn)識(shí)是在曲折的、艱辛的積累過(guò)程中不斷進(jìn)步的；

②“科技興邦、實(shí)業(yè)救國(guó)”是侯德榜先生回國(guó)研究的巨大動(dòng)力；

③侯氏制堿法大大提高了原料的利用率，它符合當(dāng)今“綠色化學(xué)”的理念。

Answer 1

【答案】純堿或蘇打 Na2SO4+4CNa2S+4CO 加速碳酸鈉的溶解 污染環(huán)境 NaHCO3+HCl＝NaCl+H2O+CO2↑ 平衡氣壓； t2時(shí) NaHCO3固體的分解率為50% 偏小 ①②③

【解析】

I、（1）根據(jù)碳酸鈉的俗稱，進(jìn)行分析解答；

（2）根據(jù)題意，在高溫條件下，Na2SO4和木炭生成Na2S和CO，進(jìn)行分析解答；

（3）根據(jù)“水浸”時(shí)攪拌的作用，進(jìn)行分析解答；

（4）根據(jù)呂布蘭法生產(chǎn)純堿的過(guò)程中有一氧化碳、氯化氫氣體等生成，進(jìn)行分析解答；

Ⅱ、（5）根據(jù)氯化氫能與碳酸氫鈉溶液反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳，進(jìn)行分析解答；

（6）根據(jù)長(zhǎng)頸漏斗與外界空氣相通進(jìn)行分析解答；

（7）根據(jù)2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O，最終剩余固體為碳酸鈉，由最終剩余固體質(zhì)量，進(jìn)行分析解答；

（8）根據(jù)制堿技術(shù)發(fā)展的歷史，進(jìn)行分析解答。

I、（1）碳酸鈉俗稱純堿或蘇打；

（2）在高溫條件下，Na2SO4和木炭生成Na2S和CO，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2SO4+4CNa2S+4CO；

（3）“水浸”時(shí)通常需要攪拌，能加快溶解速率，故其目的是加速碳酸鈉的溶解；

（4）呂布蘭法生產(chǎn)純堿的過(guò)程中有一氧化碳、氯化氫氣體等生成，會(huì)污染環(huán)境；

Ⅱ、（5）氯化氫能與碳酸氫鈉溶液反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaHCO3+HCl＝NaCl+H2O+CO2↑；

（6）長(zhǎng)頸漏斗與外界空氣相同，三頸燒瓶上連接的長(zhǎng)頸漏斗的主要作用是平衡氣壓；

（7）設(shè)原混合物中碳酸氫鈉的質(zhì)量為x。

x＝16.8g

完全反應(yīng)時(shí)剩余固體減少16.8g﹣10.6g＝6.2g。

t2時(shí)固體的質(zhì)量減少了16.8g﹣13.7g＝3.1g。

t2時(shí)固體的質(zhì)量減少的質(zhì)量為完全反應(yīng)時(shí)的一半，則t2時(shí)NaHCO3固體的分解率為50%。

若加熱前 NaHCO3固體中還存在少量NaCl，則剩余固體的質(zhì)量偏大，則上述計(jì)算結(jié)果將偏小；

（8）由題意制堿技術(shù)在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)把持在英、法等西方國(guó)家手中，我國(guó)化學(xué)工程專家侯德榜先生獨(dú)立摸索出索爾維法并公布與眾，又于1943年創(chuàng)造性地將制堿與制氨兩種工藝聯(lián)合起來(lái)，基本消除廢棄物的排放，同時(shí)生產(chǎn)出碳酸鈉和氯化銨兩種產(chǎn)品，這就是著名的侯氏制堿法，可知①科學(xué)認(rèn)識(shí)是在曲折的、艱辛的積累過(guò)程中不斷進(jìn)步的；②“科技興邦、實(shí)業(yè)救國(guó)”是侯德榜先生回國(guó)研究的巨大動(dòng)力；③綠色化學(xué)，要求提高原子的利用率，力圖使所有作為原料的原子都被產(chǎn)品所消納，實(shí)現(xiàn)“零排放”，侯氏制堿法創(chuàng)造性地將制堿與制氨兩種工藝聯(lián)合起來(lái)，基本消除廢棄物的排放，符合當(dāng)今“綠色化學(xué)”的理念。故選①②③。