Question

3．下圖是一種工業(yè)制取純堿的生產(chǎn)流程簡圖

（1）流程甲中先通NH₃后通CO₂的原因是氨氣在水中溶解度大，先通氨氣，可以吸收更多的二氧化碳，提高生成HCO₃^-的濃度，有利于促進(jìn)更多的NaHCO₃析出．
（2）生成沉淀A的化學(xué)方程式為NH₃+CO₂+H₂O+NaCl=NH₄Cl+NaHCO₃↓；將石灰乳加入濾液B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ca（OH）₂+2NH₄Cl=CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O．
（3）流程甲中可循環(huán)利用的物質(zhì)的名稱為二氧化碳和氨氣．
某化工廠對流程甲進(jìn)行了如下圖所示的改進(jìn)．

（4）流程乙中可以循環(huán)利用物質(zhì)的化學(xué)式為CO₂、NaCl；和流程甲相比，流程乙的優(yōu)點(diǎn)是提高氯化鈉的利用率、同時得到NH₄Cl可作氮肥、減少環(huán)境污染．
（5）不用其它試劑，檢查乙流程中副產(chǎn)品F是否純凈的操作是取少量氯化銨產(chǎn)品于試管底部，加熱，若試管底部無殘留物，表明氯化銨產(chǎn)品純凈．
（6）在乙流程中，若使用11.7噸食鹽，最終得到10.07噸純堿，則NaCl的利用率為95.0%．

Answer 1

分析 制取純堿的流程：向飽和的氯化鈉溶液中依次通入氨氣，得到氨鹽水，碳酸鈣高溫分解生成氧化鈣和二氧化碳，氧化鈣和水反應(yīng)生成氫氧化鈣，二氧化碳通入到氨鹽水中，發(fā)生反應(yīng)：NH₃+CO₂+H₂O+NaCl=NH₄Cl+NaHCO₃↓，析出碳酸氫鈉晶體（沉淀A），加熱碳酸氫鈉晶體可制得純堿和二氧化碳（物質(zhì)C），濾液B中加入氫氧化鈣，發(fā)生反應(yīng)Ca（OH）₂+2NH₄Cl=CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，得到氨氣（D），濾液為氯化鈣，對流程甲進(jìn)行改進(jìn)，原料為合成氨廠的廢氣，NH₄Cl 在常溫時的溶解度比NaCl大，而在低溫下卻比NaCl溶解度小的原理，在278K～283K（5℃～10℃）時，向?yàn)V液B中加入食鹽細(xì)粉，而使NH₄Cl （F）單獨(dú)結(jié)晶析出供做氮肥，濾液為氯化鈉．
（1）氨氣在水中的溶解性大，二氧化碳溶解性小，如果先通二氧化碳，后通氨氣，則溶液中的碳酸根就會很小
（2）飽和食鹽水中通入氨氣和二氧化碳析出碳酸氫鈉晶體，氨氣、二氧化碳、水和氯化鈉發(fā)生反應(yīng)生成碳酸氫鈉和氯化銨；氫氧化鈣和氯化銨反應(yīng)生成氯化鈣、氨氣、水；
（3）煅燒爐內(nèi)分解的是碳酸氫鈉，產(chǎn)物為CO₂和水，而沉淀池中需要通入的氣體為CO₂；濾液中含有的氯化銨與堿作用得到的氨氣也能循環(huán)利用；
（4）對流程甲進(jìn)行改進(jìn)，原料為合成氨廠的廢氣，濾液氯化鈉，可循環(huán)使用；
（5）F為氯化銨，根據(jù)其受熱易分解的性質(zhì)驗(yàn)證，氯化銨分解生成氨氣和氯化氫；
（6）根據(jù)反應(yīng)方程式，由氯化鈉與純堿的相對質(zhì)量計(jì)算氯化鈉充分利用時生成的純堿的質(zhì)量，再根據(jù)實(shí)際生成純堿計(jì)算氯化鈉的利用率．

解答 解：（1）二氧化碳在水中的溶解性小，NH₃在NaCl溶液中溶解度很大，CO₂在氨化的溶液中溶解度大，先通氨氣，可以吸收更多的二氧化碳，提高生成HCO₃^-的濃度，有利于促進(jìn)更多的NaHCO₃析出，反應(yīng)原理為，NH₃+CO₂+H₂O═NH₄HCO₃，NaCl+NH₄HCO₃═NaHCO₃↓+NH₄Cl，
故答案為：氨氣在水中溶解度大，先通氨氣，可以吸收更多的二氧化碳，提高生成HCO₃^-的濃度，有利于促進(jìn)更多的NaHCO₃析出；
（2）沉淀池中，飽和食鹽水中通入氨氣和二氧化碳析出碳酸氫鈉晶體，反應(yīng)方程式為：NH₃+H₂O+CO₂+NaCl=NH₄Cl+NaHCO₃↓，石灰乳為氫氧化鈣，濾液B為氯化銨溶液，將石灰乳加入濾液B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Ca（OH）₂+2NH₄Cl=CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，
故答案為：NH₃+CO₂+H₂O+NaCl=NH₄Cl+NaHCO₃↓；Ca（OH）₂+2NH₄Cl=CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
（3）碳酸氫鈉受熱分解生成碳酸鈉、CO₂和水，可將CO₂通入沉淀中循環(huán)利用，故X為CO₂，母液中銨根離子與堿作用得到的氨氣也能循環(huán)利用，
故答案為：二氧化碳和氨氣；
（4）反應(yīng)需要二氧化碳和氯化鈉，生成的碳酸氫鈉受熱分解得碳酸鈉、二氧化碳（C），二氧化碳可循環(huán)使用，向?yàn)V液B加入食鹽細(xì)粉，而使NH₄Cl 結(jié)晶析出，并得濾液氯化鈉，可循環(huán)使用；F為NH₄Cl，和流程甲相比，流程乙提高氯化鈉的利用率、同時得到NH₄Cl可作氮肥、減少環(huán)境污染，
故答案為：CO₂，NaCl （2分） 提高氯化鈉的利用率、同時得到NH₄Cl可作氮肥、減少環(huán)境污染；
（5）氯化銨分解生成氨氣和氯化氫，F(xiàn)為NH₄Cl，氯化銨受熱易分解，取少量氯化銨產(chǎn)品于試管底部，加熱，若分解完全，試管底部無殘留物，即產(chǎn)品全為氯化銨，
故答案為：取少量氯化銨產(chǎn)品于試管底部，加熱，若試管底部無殘留物，表明氯化銨產(chǎn)品純凈；
（6）根據(jù)化學(xué)方程式，氯化鈉與純堿滿足2NaCl～Na₂CO₃
                                                            2×58.5     106
                                                              11.7t    10.6t，即氯化鈉充分利用時生成純堿10.6t，而實(shí)際生成純堿10.07t，氯化鈉的利用率為：$\frac{10.07}{10.6}$×100%=95%．
故答案為：95.0%．

點(diǎn)評 本題考查純堿制備，為高頻考點(diǎn)，把握制備工業(yè)流程、混合物分離提純?yōu)榻獯鸬年P(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，注意物質(zhì)的循環(huán)使用，題目難度中等．