2019-2020年高中化学 1.3纯碱的生产规范训练 新人教版选修2.doc

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2019-2020年高中化学 1.3纯碱的生产规范训练 新人教版选修2 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，对生产设备严重酸蚀；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)，并说明原因。 (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______， 因为_____________________________________________________________ _________________________________________________________________。 (2)作为泡沫灭火器的药品，选用________，因为________________________ _________________________________________________________________。 (3)用于洗涤餐具及实验室的玻璃仪器等，选用________，因为_____________ _________________________________________________________________。 (4)治疗胃酸过多时，选用________，因为_______________________________ _________________________________________。 (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 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＋、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。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　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)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：____________________________。 (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：_____________________(注 明你的表达式中所用的有关符号的含义)。 解析　(1)根据沉淀剂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＋NH3H2O＋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(或出现浑浊)　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提供 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是著名的“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知识发表的部分见解。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)显然溶解度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离的方法称为过滤。 (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，主要原因是______________________________________ ____________________________________________________________。 (2)向母液Ⅱ中通入气体时要先通氨气后通二氧化碳气体，主要原因是 __________________________________________________________________ ___________________________________________________________。 (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)