Question

（2012?武漢模擬）[化學(xué)一選修2：化學(xué)與技術(shù)]碳酸鈉是一種重要的化學(xué)基本工業(yè)產(chǎn)品．比利時人索爾維發(fā)明了氨堿法生產(chǎn)碳酸鈉，氨堿法生產(chǎn)原理示意圖如下：

我國化工專家設(shè)計了聯(lián)合制堿法，聯(lián)合制堿法生產(chǎn)原理示意圖如下：

請回答下列問題：
（1）從索爾維制堿法生產(chǎn)原理示意圖可知，氨堿法的總反應(yīng)方程式為

CaCO₃+2NaCl═Na₂CO₃+CaCl₂

．按照綠色化學(xué)原則，理想的“原子經(jīng)濟”就是反應(yīng)物的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物，實現(xiàn)廢棄物的零排放．計算索爾維制堿法的原子利用率（原子利用率=期望產(chǎn)物的總質(zhì)量與生成物的總質(zhì)量之比）

0.49

；
（2）試列舉出索爾維制堿法的兩大缺點．
①

原子利用率低

；
②

產(chǎn)生了不易處理的副產(chǎn)物氯化鈣

．
（3）設(shè)計聯(lián)合制堿法的我國化工專家是

侯德榜

；
（4）從聯(lián)合制堿法生產(chǎn)原理示意圖可知，原料Ⅲ中的CO₂來自合成氨，指出步驟名稱，并寫產(chǎn)生CO₂化學(xué)方程式．
步驟Ⅰ：

造氣

，化學(xué)方程式

CH₄+2H₂O=4H₂+CO₂

步驟Ⅱ：

凈化

，化學(xué)方程式

CO+H₂O=CO₂+H₂

．

Answer 1

分析：（1）氨堿法生產(chǎn)過程中，母液中加入氧化鈣反應(yīng)生成氫氧化鈣會和銨鹽生成氨氣，反應(yīng)過程中氨氣轉(zhuǎn)化為銨鹽，銨鹽轉(zhuǎn)化為氨氣，氨氣循環(huán)使用，不需要補充氨氣；根據(jù)總反應(yīng)方程式計算原子利用率；
（2）索爾維制堿法與聯(lián)合制堿法的原理分析；
（3）設(shè)計聯(lián)合制堿法的我國化工專家是侯德榜；
（4）原料Ⅲ中的CO₂來自合成氨，分為兩個步驟：一造氣，二凈化，除去CO．

解答：解：（1）氨堿法生產(chǎn)過程中，母液中加入氧化鈣反應(yīng)生成氫氧化鈣會和銨鹽生成氨氣，反應(yīng)過程中氨氣轉(zhuǎn)化為銨鹽，銨鹽轉(zhuǎn)化為氨氣，氨氣循環(huán)使用，不需要補充氨氣；
NaCl+NH₃+CO₂+H₂O═NaHCO₃↓+NH₄Cl；CaCO₃═CaO+CO₂↑；CaO+H₂O═Ca（OH）₂；Ca（OH）₂+2NH₄Cl═CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；2NaHCO₃═Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
合并得到總化學(xué)方程式為：CaCO₃+2NaCl═Na₂CO₃+CaCl₂；
原子利用率=

m(Na2CO3)

m(Na2CO3)+m(CaCl2)

=

106

106+111

=0.49；
故答案為：CaCO₃+2NaCl═Na₂CO₃+CaCl₂；0.49；
（2）根據(jù)氨堿法的反應(yīng)方程式和聯(lián)合制堿法的反應(yīng)方程式可知：索爾維制堿法原子利用率低，產(chǎn)生了不易處理的副產(chǎn)物氯化鈣，
故答案為：原子利用率低；產(chǎn)生了不易處理的副產(chǎn)物氯化鈣；
（3）設(shè)計聯(lián)合制堿法的我國化工專家是侯德榜，故答案為：侯德榜；
（4）原料Ⅲ中的CO₂來自合成氨，分為兩個步驟：一造氣，其反應(yīng)方程式為CH₄+2H₂O=4H₂+CO₂；二凈化，除去CO，其反應(yīng)方程式為CO+H₂O=CO₂+H₂，
故答案為：造氣；CH₄+2H₂O=4H₂+CO₂；凈化；CO+H₂O=CO₂+H₂．

點評：本題考查了聯(lián)堿法和氨堿法生產(chǎn)流程的原理比較和物質(zhì)分析判斷，純堿制備的條件應(yīng)用，反應(yīng)過程中反應(yīng)的原理分析和物質(zhì)來源是解題的關(guān)鍵，題目難度中等．