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人教版高中数学选修二同步练习(有解析)1.3纯碱的生产

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高中化学学习材料
(精心收集**整理制作)
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+H2SO4==△===Na2SO4+2HCl↑ ②用焦炭还原 Na2SO4 制 Na2S; Na2SO4+4C=煅==烧==Na2S+4CO↑ ③用硫化钠与石灰石反应制 Na2CO3; Na2S+CaCO3=煅==烧==Na2CO3+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



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

2NaHCO3==△===Na2CO3+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:CaCO3=高==温==CaO+CO2↑ CO2+NH3+H2O===NH4HCO3, NaCl+NH4HCO3===NaHCO3↓+NH4Cl, 2NaHCO3=煅==烧==Na2CO3+H2O↑+CO2↑, CaO+H2O===Ca(OH)2, 产生 CaCl2 的反应:Ca(OH)2+2NH4Cl==△===CaCl2+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,

2NaHCO3==△===Na2CO3+H2O↑+CO2↑。

滤液含NH4Cl、NaHCO3、 NaCl、NH4HCO3

―降―温――、―通―入――NH→3 ???析出NH4Cl固体 加NaCl固体 ??滤液→再一次循环利用

依据总反应:2NaCl+CO2+H2O+2NH3===Na2CO3+2NH4Cl 106
可得:原子利用率=106+107×100%=49.77%。 答案 (1)2NH4Cl+Ca(OH)2==△===2NH3↑+CaCl2+2H2O (2)NH3+CO2+H2O===NH4HCO3 NaCl+NH4HCO3===NaHCO3↓+NH4Cl 2NaHCO3=煅==烧==Na2CO3+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)1061+06107×100%=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+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。

2NaHCO3=高==温==Na2CO3+CO2↑+H2O Δ m

168

62

x

m1-m2

x=84(m31-1 m2) 则 NaHCO3 的质量分数为:ω (NaHCO3)=84(3m11-m1 m2)。

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)=84(3m11-m1 m2)(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,

高温 同时得副产物 CO2:CO+H2O(g) ===== CO2+H2,故
催化剂

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:

饱和食 通入足量NH3 饱和氨 通入足量CO2

盐水

――――――→ Ⅰ

盐水

―――――――→ 悬浊液 Ⅱ

? 晶体 ―Ⅳ―→??? 挥发性物质

? ――→ Ⅲ

?? Na2CO3粉末

? 液体

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)


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