Question

7．純堿即soda，是一種重要的化工原料，是食品、造紙、制藥、玻璃、肥皂、印染等工業(yè)乃至人民日常生活的必需品，工業(yè)制取方法有很多種．
Ⅰ．布蘭制堿法
古代，人們從草木灰中提取碳酸鉀，后來又從鹽堿地和鹽湖等天然資源中獲取碳酸鈉，但量太小，遠不能滿足化工生產(chǎn)需求．1791年法國醫(yī)生路布蘭首先獲得制堿專利，以食鹽為原料制堿，稱路布蘭制堿法．
路布蘭法是以食鹽、石灰石、濃硫酸、焦炭為原料，在高溫下進行煅燒，再浸取，結晶而制得純堿．
（1）食鹽和濃硫酸反應的化學方程式為2NaCl+H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂SO₄+2HCl↑；硫酸鈉和焦炭、石灰石反應的化學方程式為Na₂SO₄+4C+CaCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaS+Na₂CO₃+4CO或Na₂SO₄+2C+CaCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaS+Na₂CO₃+2CO₂（已知產(chǎn)物之一為CaS）．
（2）該方法的缺點是該方法生產(chǎn)時需要高溫，濃硫酸對設備腐蝕嚴重．
Ⅱ．氨堿法即索爾維制堿法，是1862年比利時人索爾維以食鹽、氨、二氧化碳原料發(fā)明的制堿法，堿法的工藝如圖1所示，得到的碳酸氫鈉精短少生成純堿．
（3）圖中的中間產(chǎn)物BCO₂，CCa（OH）₂，DNH₃（寫化學式）．
（4）裝置乙中發(fā)生反應的化學方程式為NH₃+CO₂+NaCl+H₂O=NaHCO₃+NH₄Cl．
Ⅲ．候氏制堿法
我國化學家侯德榜對上述方法做了較大的改進，此法的最大特點是不從固體碳酸氫銨而是由鹽鹵先吸收氨后再碳酸化以進行連續(xù)生產(chǎn)，這樣巧妙的把氨氣工業(yè)和制堿工業(yè)聯(lián)合起來，故又稱聯(lián)合制堿法．
（5）候氏制堿法的優(yōu)點是提高食鹽利用率、副產(chǎn)物氯化銨可用作化肥、可利用合成氨的產(chǎn)物CO₂．
（6）有人認為碳酸氫鉀與碳酸氫鈉的化學性質(zhì)相似，故也可用氨堿法以氯化鉀和石灰石為原料制碳酸鉀．請結合圖2的溶解度（S）隨溫度變化曲線，分析說明是否可行？不可行，碳酸氫鉀的溶解度較大，降溫過程中不會析出碳酸氫鉀晶體．

Answer 1

分析 （1）濃硫酸為高沸點酸，能制取低沸點的酸氯化氫，食鹽和濃硫酸反應生成氯化氫和硫酸鈉；由題目信息可知，硫酸鈉與石灰石、焦炭反應生成CaS、Na₂CO₃，根據(jù)元素守恒可知，還原C的氧化物CO或CO₂生成；
（2）根據(jù)該方法選用試劑和條件判斷；
（3）碳酸鈣在石灰窯中加熱分解生成CaO與CO₂，故A為CaO，B為CO₂，CaO在熟化桶內(nèi)與水反應生成氫氧化鈣；氫氧化鈣與氯化銨在混合池內(nèi)反應生成氨氣與氯化鈣；
（4）氨氣與氯化鈉溶液混合后，在乙中與二氧化碳發(fā)生反應，生成NaHCO₃、NH₄Cl；
（5）能提高原料的利用率，減少廢渣的排放，保留了氨堿法的優(yōu)點，消除了它的缺點，使食鹽的利用率提高； NH₄Cl 可做氮肥；可與合成氨廠聯(lián)合，可利用合成氨的產(chǎn)物CO₂；
（6）不可行．因為KHCO₃和NH₄Cl的溶解度相差不大，當溫度高于40℃時，KHCO₃的溶解度大于NH₄Cl，降溫結晶時會析出較多的KCl．

解答 解：（1）利用高沸點酸制備揮發(fā)性酸，且HCl極易溶于水，故利用直接使用濃硫酸和氯化鈉制取氯化氫，反應為：2NaCl+H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂SO₄+2HCl↑，
由題目信息可知，硫酸鈉與石灰石、焦炭反應生成CaS、Na₂CO₃，根據(jù)元素守恒可知，還原C的氧化物CO或CO₂生成，故反應方程式為：Na₂SO₄+4C+CaCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaS+Na₂CO₃+4CO或Na₂SO₄+2C+CaCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaS+Na₂CO₃+2CO₂，
故答案為：2NaCl+H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂SO₄+2HCl↑；Na₂SO₄+4C+CaCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaS+Na₂CO₃+4CO或Na₂SO₄+2C+CaCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaS+Na₂CO₃+2CO₂；
（2）該方法選用濃硫酸在高溫下反應，所以缺點為生產(chǎn)時需要高溫，濃硫酸對設備腐蝕嚴重，故答案為：該方法生產(chǎn)時需要高溫，濃硫酸對設備腐蝕嚴重；
（3）碳酸鈣在石灰窯中加熱分解生成CaO與CO₂，故A為CaO，B為CO₂，CaO在熟化桶內(nèi)與水反應生成氫氧化鈣，故C為Ca（OH）₂；氫氧化鈣與氯化銨在混合池內(nèi)反應生成氨氣與氯化鈣，故D為NH₃，
故答案為：CO₂；Ca（OH）₂；NH₃；
（4）氨氣與氯化鈉溶液混合后，在乙中與二氧化碳發(fā)生反應，生成NaHCO₃、NH₄Cl，反應方程式為NH₃+CO₂+NaCl+H₂O=NaHCO₃+NH₄Cl，
故答案為：NH₃+CO₂+NaCl+H₂O=NaHCO₃+NH₄Cl；
（5）該方法能提高原料的利用率，減少廢渣的排放，保留了氨堿法的優(yōu)點，消除了它的缺點，使食鹽的利用率提高；NH₄Cl 可做氮肥；可與合成氨廠聯(lián)合，可利用合成氨的產(chǎn)物CO₂，
故答案為：提高食鹽利用率、副產(chǎn)物氯化銨可用作化肥、可利用合成氨的產(chǎn)物CO₂；
（6）由溶解曲線圖可知KHCO₃和NH₄Cl的溶解度相差不大，當溫度高于40℃時，由圖象可知，降溫結晶時會析出較多的KCl，無法大量析出碳酸氫鉀；
故答案為：不可行； 碳酸氫鉀的溶解度較大，降溫過程中不會析出碳酸氫鉀晶體．

點評 本題考查制堿法的工藝的流程，需要學生細讀生產(chǎn)工藝圖中各物質(zhì)的變化進行解答，注意根據(jù)物質(zhì)的主要性質(zhì)分析工業(yè)裝置和反應原理，題目難度中等．