2020-2021学年高二化学人教版选修2规范训练：1-3-纯碱的生产-Word版含解析.docx

课题3 纯碱的生产

(时间：30分钟)
考查点一　路布兰制碱法
1．(1)1791年，法国医生路布兰首先获得制碱专利，以食盐、浓硫酸、石灰石、煤为原料制碱，该方法分三步：
①用NaCl与H2SO4反应制Na2SO4；
2NaCl＋H2SO4Na2SO4＋2HCl↑
②用焦炭还原Na2SO4制Na2S；
Na2SO4＋4CNa2S＋4CO↑
③用硫化钠与石灰石反应制Na2CO3；
Na2S＋CaCO3Na2CO3＋CaS
(2)下列说法正确的是 (　　)。
A．②③两步都是氧化还原反应
B．只有第②步是氧化还原反应
C．该方法对生产设备基本没有腐蚀
D．该方法对环境污染较小
解析　依据氧化还原反应是有化合价变化的反应可知，第②步是氧化还原反
应，故A错，B对；该生产中产生HCl，对生产设备严峻酸蚀；第②步产生
的CO是大气污染物，故C、D错。
答案　B
考查点二　纯碱小苏打及其用途
2．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方法中正确的是 (　　)。
A．分别用砂锅加热两种样品，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，分别加入澄清石灰水，无白色沉淀生成的是小苏
打
解析　小苏打NaHCO3分解生成Na2CO3、H2O和CO2，有Na2CO3残留，A
项错误；纯碱和小苏打的火焰颜色均为黄色，B项错误；二者的溶液中分别
加入澄清石灰水，均有CaCO3沉淀生成，D项错误。
答案　C
3．苏打和小苏打有着广泛的应用。试从反应物用量角度说明在下列用途中选A(苏打)还是B(小苏打)，并说明缘由。
(1)做面条时防止面粉较长时间储存变酸味，常加入适量的面碱，选用______，
由于_____________________________________________________________
_________________________________________________________________。
(2)作为泡沫灭火器的药品，选用________，由于________________________
_________________________________________________________________。
(3)用于洗涤餐具及试验室的玻璃仪器等，选用________，由于_____________
_________________________________________________________________。
(4)治疗胃酸过多时，选用________，由于_______________________________
_________________________________________。
(提示：二者水溶液均显碱性，且苏打的碱性强)
解析　由两者的性质可知：Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑，NaHCO3
＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑，中和等量酸时消耗苏打的质量相对小；产生
等量CO2时消耗小苏打少；而作洗涤剂和中和胃酸时均利用其碱性，苏打碱
性强，洗涤效果好，但碱性太强，不利于健康，故治疗胃酸过多应使用小苏
打。
答案　(1)A　中和等量的H＋，Na2CO3比NaHCO3的用量少(质量比为53∶84)
(2)B　产生等量的CO2时，NaHCO3比Na2CO3的用量少(质量比为84∶106)，
且产生CO2的速率快
(3)A　Na2CO3碱性强，洗涤效果好
(4)B　要适量中和部分胃酸，若用苏打，碱性太强，腐蚀性强，不利于人体
的健康
考查点三　氨碱法
4．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。下列说法不正确的是 (　　)。
A．“联合制碱法”和“氨碱法”的化学反应原理中都有下列化学反应
NH3＋CO2＋NaCl＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl
2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑
B．“联合制碱法”生产中有氨的循环利用工艺
C．“氨碱法”生产中有氨的循环利用工艺
D．“联合制碱法”和“氨碱法”都有肯定的局限性
解析　“氨碱法”将NH4Cl和Ca(OH)2再反应，使NH3循环利用；“联合制
碱法”是制得纯碱和副产品氯化铵。
答案　B
5．工业上常用氨碱法制取碳酸钠(将氨气和二氧化碳先后通入饱和食盐水而析出小苏打，再经过滤、焙烧而得到纯碱)，但却不能用氨碱法制碳酸钾，这是由于在溶液中 (　　)。
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＋、HCO3－浓度较大时便析出NaHCO3晶体，
将过滤得到的NaHCO3煅烧得Na2CO3，由于KHCO3溶解度较大，无法从溶
液中析出，故无法利用其分解制取K2CO3。
答案　A
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。依据“联合制碱法”总反应列出计算原子利用率的表达式：原子利用率(%)＝_________________。
解析　氨碱法的原料：氯化钠、碳酸钙(或二氧化碳)及氨。
工艺流程：CaCO3CaO＋CO2↑
CO2＋NH3＋H2O===NH4HCO3，
NaCl＋NH4HCO3===NaHCO3↓＋NH4Cl，
2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑，
CaO＋H2O===Ca(OH)2，
产生CaCl2的反应：Ca(OH)2＋2NH4ClCaCl2＋2NH3↑＋2H2O，该反应
的CaCl2中的Cl－来源于NaCl，Ca2＋来源于CaCO3，产生无用的CaCl2，降低
了NaCl的利用率。
联合制碱法：NH3和CO2来源于合成氨厂
工艺流程：NH3＋CO2＋H2O===NH4HCO3，
NaCl＋NH4HCO3===NaHCO3↓＋NH4Cl，
2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑。

依据总反应：2NaCl＋CO2＋H2O＋2NH3===Na2CO3＋2NH4Cl
可得：原子利用率＝×100%＝49.77%。
答案　(1)2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O
(2)NH3＋CO2＋H2O===NH4HCO3
NaCl＋NH4HCO3===NaHCO3↓＋NH4Cl
2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑
(3)“联合制碱法”中的CO2来源于合成氨厂，“氨碱法”中的CO2来源于煅
烧石灰石
(4)×100%＝49.77%
7．工业生产纯碱的工艺流程示意图如下：

完成下列填空：
(1)粗盐水加入沉淀剂A、B除杂质(沉淀剂A来源于石灰窑厂)，写出A、B
的化学式。
A______________　B____________。
(2)试验室提纯粗盐的试验操作依次为：
取样、__________、沉淀、__________、__________、冷却结晶、__________、
烘干。
(3)工业生产纯碱工艺流程中，碳酸化时产生的现象是__________________。
碳酸化时没有析出碳酸钠晶体，其缘由是______________________．
(4)碳酸化后过滤，滤液D最主要的成分是______________(填写化学式)，检
验这一成分的阴离子的具体方法是：__________________________。
(5)氨碱法流程中氨是循环使用的，为此，滤液D加入石灰水产生氨。加石灰
水后所发生的反应的离子方程式为：____________________________。
(6)产品纯碱中含有碳酸氢钠。假如用加热分解的方法测定纯碱中碳酸氢钠的
质量分数，纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为：_____________________(注
明你的表达式中所用的有关符号的含义)。
解析　(1)依据沉淀剂A的来源，可知A可能是CaO或Ca(OH)2。B的作用
是用来除去加入过量的沉淀剂，为不引入新的杂质则选用Na2CO3。
(2)考查考生对粗盐提纯的基本技能操作：取样→溶解→沉淀→过滤→蒸发→
冷却→结晶→过滤→烘干。
(3)氨化后的氯化钠溶液中通入CO2酸化，因在氨的作用下会产生碳酸氢钠：
NaCl＋NH3·H2O＋CO2===NaHCO3↓＋NH4Cl，由于NaHCO3的溶解度较小，
从溶液中析出。
(4)滤液中含有NH4Cl，Cl－的检验通常是用HNO3酸化的AgNO3溶液，若能
产生白色沉淀，即可证明Cl－的存在。
(5)离子方程式是NH4＋NH3↑＋H2O。
(6)设样品质量为m1，加热后固体质量为m2。
2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O　Δm
168 62
x m1－m2
x＝
则NaHCO3的质量分数为：ω(NaHCO3)＝。
答案　(1)Ca(OH)2或CaO　Na2CO3
(2)溶解　过滤　蒸发　过滤
(3)有晶体析出(或消灭浑浊)　碳酸钠溶解度比碳酸氢钠大
(4)NH4Cl　取少量试样，加硝酸酸化，加硝酸银溶液有白色沉淀，该阴离子是氯离子
(5)NH4＋＋OH－NH3↑＋H2O
(6)w(NaHCO3)＝(m1表示反应前样品质量，m2表示加热后固体
的质量)
考查点四　联合制碱法
8．属于联合制碱法优点的是 (　　)。
A．氨和二氧化碳由合成氨厂供应
B．母液可回收氯化铵
C．氯化钠的利用率达90%以上
D．以上全是
解析　联合制碱反应为：NaCl＋H2O＋NH3＋CO2===NaHCO3↓＋NH4Cl，合成氨厂为制备原料H2，同时得副产物CO2：CO＋H2O(g)CO2＋H2，故
A对；由联合制碱反应得B对，C项则考查了教材中的数据。
答案　D
9．反应NaCl＋CO2＋NH3＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl是有名的“侯氏制碱法”的重要反应。下面是4位同学对该反应涉及的有关学问发表的部分见解。其中不正确的是 (　　)。

解析　析出NaHCO3后的溶液为NaHCO3的饱和溶液。
答案　C
10．侯氏制碱法的步骤如下图：

试回答下列问题：
(1)若上述的悬浊液是NaHCO3和NH4Cl的混合液，则Ⅰ和Ⅱ的总反应为
__________________________________________________________________
___________________________________________________________。
(2)由这一反应可知NaCl比NaHCO3溶解度______________________。
(3)Ⅲ的操作叫____________。
(4)Ⅳ的操作叫____________。
解析　(1)从生成物是NaHCO3和NH4Cl两种物质不难写出Ⅰ、Ⅱ的总反应式：
NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。
(2)明显溶解度NaCl>NaHCO3，所以在NaCl的饱和溶液中才会析出NaHCO3。
(3)把不溶晶体与液体分别的方法称为过滤。
(4)Ⅳ操作是对NaHCO3进行加热，使其分解，同时使挥发性物质气化而除去
答案　(1)NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl　(2)大　(3)过滤　
(4)灼烧
11．下图表示的是侯氏制碱法工艺流程示意图。

请回答：
(1)母液Ⅱ中所溶解的主要物质是________(写物质的化学式)。母液Ⅱ中含有
低浓度的Na2CO3，主要缘由是______________________________________
____________________________________________________________。
(2)向母液Ⅱ中通入气体时要先通氨气后通二氧化碳气体，主要缘由是
__________________________________________________________________
___________________________________________________________。
(3)母液Ⅰ和母液Ⅱ中都通入NH3。①NH3的主要来源是__________；②母液
Ⅰ中通入NH3的主要目的是____________；③母液Ⅱ中通入NH3的主要目的
是__________________。
(4)工艺流程的“煅烧→纯碱”处，可设计____________的循环。
答案　(1)NaCl、NaHCO3和NH4Cl　HCO3－ 电离出CO32－
(2)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NH3
后通CO2可形成高浓度的HCO3－。若先通CO2再通NH3，由于CO2在NaCl
溶液中溶解度很小，尽管NH3在碳酸化的溶液中溶解度大，也不能形成高浓
度的HCO3－
(3)①合成氨厂　②增大NH4＋的浓度，促进NH4Cl结晶析出　③增大OH－的
浓度，促进CO2的溶解，增大HCO3－的浓度
(4)二氧化碳(或CO2)