Question

纯碱（化学式为Na 2 CO 3 ）是一种重要的化工原料。现代化工生产有三种工艺：一、布兰制碱法。以食盐为原

纯碱（化学式为Na 2 CO 3 ）是一种重要的化工原料。现代化工生产有三种工艺：一、布兰制碱法。以食盐为原料制碱，该法分三步：①用氯化钠与硫酸反应制硫酸钠：2NaCl+H 2 SO 4 =Na 2 SO 4 +2HCl； ②用焦炭还原硫酸钠得硫化钠：Na 2 SO 4 +4C=Na 2 S+4CO↑ ③用硫化钠与石灰石反应制碳酸钠：Na 2 S+CaCO 3 =Na 2 CO 3 +CaS二、氨碱法即索尔维制碱法。以食盐、氨、二氧化碳为原料，其反应也分三步进行：①NH 3 +CO 2 +H 2 O=NH 4 HCO 3 ②NH 4 HCO 3 +NaCl=NaHCO 3 +NH 4 Cl ③2NaHCO 3 =Na 2 CO 3 +CO 2 ↑+H 2 O三、候氏制碱法。低温下先向饱和食盐水中通入氨气，再通入二氧化碳可析出碳酸氢钠，再加入细盐末，因同离子效应，低温氯化铵溶解度突然降低，而食盐的溶解度变化不大，所以氯化铵析出而食盐不析出；再用氨饱和后通二氧化碳，结果往返析出NaHCO 3 和NH 4 Cl。该法生产的纯碱质量优良，纯白如雪。（1）通过三种方法的比较，布兰制碱法工艺的缺点有 (写两点)。（2）氨碱法工艺的中循环利用的物质是 (填化学式)；产品的副产物NH 4 Cl既可以做氮肥又可以重新生成氨气。写出NH 4 Cl与生石灰反应的化学方程式 。（3）候氏制碱法反应的方程式为 。（4）为什么候氏制碱法工艺中先向饱和食盐水中通入氨气，再通入二氧化碳。理由是 (写两点)。（5）候氏制碱法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，用m 1 表示加热前纯碱样品的质量，m 2 表示加热后固体的质量。则纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为： 。

Answer 1

（1）生产时需要高温；硫酸对设备腐蚀严重；CaS废弃物长期堆积臭气四溢；成本较高。(4分，答出以上任意两点各2分，其他合理答案均给分) （2）CO 2 (1分)      2NH 4 Cl+CaO 2NH 3 ↑+CaCl 2 +H 2 O (2分) （3）NaCl+CO 2 +NH 3 +H 2 O=NaHCO 3 ↓+NH 4 Cl(2分) （4）CO 2 在水中的溶解度较小，吸收率低；后通入CO 2 保证全部生成NaHCO 3 (4分，答出以上任意两点各2分，其他合理答案均给分) （5） (2分)

试题分析：（1）布兰制碱法工艺的缺点有焦炭还原硫酸钠时需要高温；硫酸对设备腐蚀严重；CaS废弃物长期堆积臭气四溢；成本较高等； （2）从化学方程式中得出氨碱法工艺的中循环利用的物质是CO 2 ；氯化铵与生石灰反应生成氨气、氯化钙、水，化学方程式为2NH 4 Cl+CaO 2NH 3 ↑+CaCl 2 +H 2 O； （3）候氏制碱法的原理是向饱和食盐水中通入氨气，再通入二氧化碳可析出碳酸氢钠，所以化学方程式为NaCl+CO 2 +NH 3 +H 2 O=NaHCO 3 ↓+NH 4 Cl ； （4）因为二氧化碳在水中的溶解度较小，不易生成碳酸氢钠，所以先通入氨气，使溶液呈碱性，再通入二氧化碳可增大二氧化碳的吸收量从而生产碳酸氢钠； （5）碳酸氢钠受热易分解，生成碳酸钠、水和二氧化碳，最终该固体为碳酸钠，所以质量减轻（m 1 -m 2 ）g，每消耗168g碳酸氢钠，固体质量减轻62g，所以固体中碳酸氢钠的质量是168（m 1 -m 2 ）/62g,所以样品中碳酸氢钠的质量分数是168（m 1 -m 2 ）/62/m= 。