Question

純堿（化學(xué)式為Na₂CO₃）是一種重要的化工原料．現(xiàn)代化工生產(chǎn)有三種工藝：
Ⅰ．布蘭制堿法．以食鹽為原料制堿，該法分三步：
①用氯化鈉與硫酸反應(yīng)制硫酸鈉：2NaCl+H₂SO₄═Na₂SO₄+2HCl；
②用焦炭還原硫酸鈉得硫化鈉：Na₂SO₄+4C═Na₂S+4CO↑
③用硫化鈉與石灰石反應(yīng)制碳酸鈉：Na₂S+CaCO₃═Na₂CO₃+CaS
Ⅱ、氨堿法即索爾維制堿法．以食鹽、氨、二氧化碳為原料，其反應(yīng)也分三步進(jìn)行：
①NH₃+CO₂+H₂O═NH₄HCO₃
②NH₄HCO₃+NaCl═NaHCO₃+NH₄Cl
③2NaHCO₃═Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O
Ⅲ、候氏制堿法．低溫下先向飽和食鹽水中通入氨氣，再通入二氧化碳可析出碳酸氫鈉，再加入細(xì)鹽末，因同離子效應(yīng)，低溫氯化銨溶解度突然降低，而食鹽的溶解度變化不大，所以氯化銨析出而食鹽不析出；再用氨飽和后通二氧化碳，結(jié)果往返析出NaHCO₃和NH₄Cl．該法生產(chǎn)的純堿質(zhì)量優(yōu)良，純白如雪．
（1）通過三種方法的比較，布蘭制堿法工藝的缺點(diǎn)有

 

（寫兩點(diǎn)）．
（2）氨堿法工藝的中循環(huán)利用的物質(zhì)是

 

（填化學(xué)式）；產(chǎn)品的副產(chǎn)物NH₄Cl既可以做氮肥又可以重新生成氨氣．寫出NH₄Cl與生石灰反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

（3）候氏制堿法反應(yīng)的方程式為

 

（4）為什么候氏制堿法工藝中先向飽和食鹽水中通入氨氣，再通入二氧化碳．

 

（5）候氏制堿法產(chǎn)品純堿中含有碳酸氫鈉．如果用加熱分解的方法測定純堿中碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，用m₁表示加熱前純堿樣品的質(zhì)量，m₂表示加熱后固體的質(zhì)量．則純堿中碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可表示為：

 

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Answer 1

考點(diǎn)：純堿工業(yè)（侯氏制堿法）

專題：幾種重要的金屬及其化合物

分析：（1）布蘭制堿法與其它兩種制堿法工藝相比生產(chǎn)時(shí)需要高溫消耗能源，需硫酸，硫酸具有腐蝕性，中間產(chǎn)物為CaS，廢棄物長期堆積臭氣四溢；
（2）氨堿法生產(chǎn)純堿的化學(xué)反應(yīng)原理是以食鹽（氯化鈉）、石灰石（經(jīng)煅燒生成生石灰和二氧化碳）、氨氣為原料來制取純堿，循環(huán)利用的物質(zhì)是既為反應(yīng)原料液可為產(chǎn)物為二氧化碳，NH₄Cl與生石灰反應(yīng)生成氯化鈣氨氣和水；
（3）候氏制堿法是以食鹽、氨和二氧化碳（其中二氧化碳來自合成氨廠用水煤氣制取氫氣時(shí)的廢氣）為原料來制取純堿；
（4）氨鹽水顯堿性，容易吸收二氧化碳；NH₃極易溶于水且溶液呈弱堿性，再通入CO₂使之更多地轉(zhuǎn)化為HCO₃^-；
（5）根據(jù)碳酸氫鈉受熱易分解和碳酸鈉受熱穩(wěn)定的性質(zhì)來回答．

解答： 解：（1）布蘭制堿法用氯化鈉與硫酸反應(yīng)制硫酸鈉，用焦炭還原硫酸鈉得硫化鈉，用硫化鈉與石灰石反應(yīng)制碳酸鈉，原料需硫酸，硫酸具有腐蝕性，硫酸對設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，生產(chǎn)時(shí)需要高溫消耗能源成本較高，中間產(chǎn)物為CaS，廢棄物長期堆積臭氣四溢，
故答案為：生產(chǎn)時(shí)需要高溫、硫酸對設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、CaS廢棄物長期堆積臭氣四溢、成本較高；
（2）氨堿法即索爾維制堿法．以食鹽、氨、二氧化碳為原料，其反應(yīng)也分三步進(jìn)行：
①NH₃+CO₂+H₂O═NH₄HCO₃ ②NH₄HCO₃+NaCl═NaHCO₃+NH₄Cl ③2NaHCO₃═Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，第③步生成的二氧化碳可作為第①步的生產(chǎn)原料，可循環(huán)利用，NH₄Cl與生石灰反應(yīng)2NH₄Cl+CaO=2NH₃↑+CaCl₂+H₂O，
故答案為：CO₂；2NH₄Cl+CaO=2NH₃↑+CaCl₂+H₂O；
（3）侯氏制堿法，也稱為聯(lián)合制堿法，化學(xué)反應(yīng)原理是用氨氣和二氧化碳與氯化鈉飽和溶液反應(yīng)生成碳酸氫鈉，然后加熱碳酸氫鈉制取碳酸鈉，反應(yīng)方程式為NH₃+H₂O+CO₂+NaCl=NH₄Cl+NaHCO₃↓，2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，
故答案為：NaCl+CO₂+NH₃+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl；2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O；
（4）因?yàn)轱柡桶丙}水顯堿性，比飽和食鹽水更容易吸收二氧化碳，所以在用氨堿法生產(chǎn)純堿過程中，要先向飽和食鹽水中通入氨氣，制成飽和氨鹽水，再向其中通入二氧化碳，
故答案為：CO₂在水中的溶解度較小，吸收率低，后通入CO₂保證全部生成NaHCO₃；
（5）m₁表示加熱前純堿樣品的質(zhì)量，m₂表示加熱后固體的質(zhì)量，則加熱損失的質(zhì)量為：m₁-m₂，故純堿中含有的碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

84(m1-m2)

31m1

，
故答案為：

84(m1-m2)

31m1

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點(diǎn)評：本題是一道有關(guān)工業(yè)制純堿知識的一道綜合實(shí)驗(yàn)題目，考查學(xué)生分析和解決問題的能力，掌握三種制堿法的原理是解題的關(guān)鍵，題目難度中等．