2020-2021学年高中化学-第一单元-走进化学工业-课题3-纯碱的生产课时演练新人教版选修2.doc

2020-2021学年高中化学 第一单元 走进化学工业 课题3 纯碱的生产课时演练新人教版选修2

2020-2021学年高中化学 第一单元 走进化学工业 课题3 纯碱的生产课时演练新人教版选修2

年级：
姓名：

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课题3 纯碱的生产
1．在下列科学家中，为我国的化学工业做出重大贡献的是(　　)
A．邓稼先　　　　　　　　 B．李四光
C．华罗庚 D．侯德榜
解析：邓稼先是核物理学家，李四光为地质学家，华罗庚为数学家，只有侯德榜为化学家，是侯氏制碱法的创始人。
答案：D
2．工业上常用氨碱法制取碳酸钠(将氨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，这是因为在溶液中(　　)
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＋、HCO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
3．向饱和Na2CO3溶液中通入足量CO2，结果有晶体析出，对析出晶体的原因分析不正确的是(　　)
A．相同温度下，Na2CO3的溶解度大于NaHCO3
B．溶液中溶剂减少了
C．溶质质量增加了
D．反应过程放热
解析：本题考查的是Na2CO3与CO2反应的知识，根据反应方程式Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3↓可以得出：通过反应，溶剂质量减少，溶质质量增加，由于Na2CO3的溶解度大于NaHCO3，因此有NaHCO3晶体析出。
答案：D
4．联合制碱法中关键的一步是把NH4Cl从几乎饱和的NaHCO3溶液里分离出来，为此根据NaCl和NH4Cl溶解度的差异，向混合溶液中通入某种气体，同时加入磨细的食盐，可析出不夹带NaHCO3的NH4C1。NaCl和NH4Cl共同存在时的溶解度曲线如下图所示，以下操作正确的是(　　)

通入气体
温度控制
A.
CO2
30～40 ℃
B.
CO2
0～10 ℃
C.
NH3
30～40 ℃
D.
NH3
0～10 ℃
解析：由题图可知，溶液的温度在0～10 ℃的范围内有利于NaCl的溶解和NH4Cl的析出。向溶液中加NaCl就是加Na＋和Cl－，向溶液中加NH3就是加OH－和NH，这些都有利于NH4Cl的析出和NaHCO3的溶解。
答案：D
5．下列关于工业生产说法错误的是(　　)
A．在侯氏制碱工业中，向饱和氯化钠溶液中先通氨气，后通二氧化碳
B．在硫酸工业、合成氨工业、硝酸工业中，皆采用循环操作提高原料利用率
C．在侯氏制碱工业中，二氧化碳可以循环利用
D．硫酸工业中，用水来吸收三氧化硫
解析：硫酸工业中，是用98.3%的浓硫酸来吸收三氧化硫，如果用水来吸收，则会产生酸雾，影响产率，D选项错误。
答案：D
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。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”都有一定的局限性
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
7．我国化学家侯德榜根据NaHCO3溶解度比NaCl、Na2CO3、NH4HCO3、NH4Cl都小的性质，运用CO2＋NH3＋H2O＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl的反应原理制备纯碱。下面是在实验室进行模拟实验的生产流程示意图：
气体A的饱和溶液A和食盐的饱和溶液悬浊液晶体,Ⅳ纯碱
则下列叙述错误的是(　　)
A．A气体是NH3，B气体是CO2
B．第Ⅲ步得到的晶体是发酵粉的主要成分
C．第Ⅲ步操作用到的主要玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒
D．第Ⅳ步操作的主要过程有溶解、蒸发、结晶
解析：“侯氏制碱法”是中学阶段常研究的四大工业生产知识之一，主要应注重对其反应原理的理解。它是先制得氨化的饱和食盐水，再往其中通入CO2(即往饱和食盐水中依次通入足量的NH3、CO2，不能依次通入CO2、NH3，因为NH3在水中的溶解度远远大于CO2，先将溶液氨化后，吸收CO2的效果更好)，第Ⅱ步即得到NaHCO3悬浊液，第Ⅳ步应将NaHCO3加热分解，以得到Na2CO3。
答案：D
8．1892年，比利时人索尔维以NaCl、CO2、H2O、NH3为原料生产Na2CO3，叫索尔维法。其主要步骤是：(1)在NH3饱和的NaCl溶液中通入CO2制得NaHCO3；(2)再将NaHCO3焙烧制得纯碱，CO2循环使用；(3)在析出小苏打的母液中加入生石灰，生成的NH3循环使用。1940年，我国著名化工专家侯德榜先生，冲破了“索尔维”法的技术封锁，并加以改进，用NaCl固体代替生石灰，加入母液使NH4Cl晶体析出，生产出纯碱和氯化铵。这便是举世闻名的“侯氏制碱法”。
试回答：
(1)在氨饱和NaCl溶液中通入CO2的两步反应方程式为
__________________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)不能在NaCl溶液中通入CO2制NaHCO3的原因是
_____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(3)析出小苏打的母液中加入生石灰的反应方程式是_____________
___________________________________________________________________。
(4)“侯氏制碱法”与“索尔维法”相比，其优点是________________________
_____________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
解析：通入氨气后，氨气在水溶液中发生反应：NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－；再通入CO2后发生反应CO2＋OH－HCO，可以使溶液中HCO的浓度变大，由于NaHCO3溶解度较小，所以可析出NaHCO3晶体；母液中含有NH4Cl，加入生石灰可生成NH3和CaCl2。副产品NH4Cl可用作肥料；析出NH4Cl的母液循环使用，提高NaCl利用率；不生成CaCl2。
答案：(1)NH3＋H2O＋CO2===NH4HCO3，
NH4HCO3＋NaCl===NH4Cl＋NaHCO3↓
(2)H2CO3酸性比盐酸弱，CO2与NaCl不反应
(3)2NH4Cl＋CaO===CaCl2＋H2O＋2NH3↑
(4)使NH4Cl析出，可作氮肥；不生成CaCl2；原料NaCl充分利用
9．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。根据“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：(4)小题，联合制碱法的反应式为NH3＋CO2＋H2O＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl,2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑，总反应可看作是：2NH3＋2NaCl＋CO2＋H2O===Na2CO3＋2NH4Cl，所以，原子利用率)＝×100%
＝×100%
答案：(1)2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O
(2)NH3＋CO2＋H2O＋NaCl(饱和)===NaHCO3↓＋NH4Cl　2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑
(3)“氨碱法”的CO2来源于石灰石煅烧，“联合制碱法”的CO2来源于合成氨工业的废气
(4)×100%
10．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)实验室提纯粗盐的实验操作依次为：
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。其原因是_______________________________。
(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：___________________________。
滤液D加石灰水前先要加热，原因是________。
(6)产品纯碱中含有碳酸氢钠。如果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：_______________________。
解析：(1)粗盐中含 Ca2＋、Mg2＋，加入石灰乳或 CaO 可除去 Mg2＋，再加入Na2CO3除出Ca2＋，因此A为 Ca(OH)2或 CaO，B为 Na2CO3。
(3)碳酸化即向氨的饱和 NaCl 溶液中通入过量 CO2，可析出 NaHCO3晶体。反应中由于 Na2CO3的溶解度大于 NaHCO3的溶解度，因此不会析出 Na2CO3晶体。
(4)过滤除去 NaHCO3，滤液D的主要成分为 NH4Cl，要检验Cl－应选用AgNO3溶液和稀硝酸。
(5)NH4Cl 溶液与石灰水的反应为：NH＋OH－―→NH3↑＋H2O

答案：(1)Ca(OH)2 或 CaO　Na2CO3　(2)溶解　过滤　蒸发　过滤
(3)有晶体析出(或出现浑浊)　碳酸钠溶解度比碳酸氢钠大　(4)NH4Cl　取样，加硝酸酸化，加硝酸银，有白色沉淀，该阴离子是氯离子　(5)NH＋OH－===NH3↑＋H2O　防止加石灰水时产生碳酸钙沉淀
(6)w(NaHCO3)＝