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2019-2020年高中化學(xué) 1.3純堿的生產(chǎn)規(guī)范訓(xùn)練 新人教版選修2 考查點一　路布蘭制堿法 1．(1)1791年，法國醫(yī)生路布蘭首先獲得制堿專利，以食鹽、濃硫酸、石灰石、煤為原料制堿，該方法分三步： ①用NaCl與H2SO4反應(yīng)制Na2SO4； 2NaCl＋H2SO4Na2SO4＋2HCl↑ ②用焦炭還原Na2SO4制Na2S； Na2SO4＋4CNa2S＋4CO↑ ③用硫化鈉與石灰石反應(yīng)制Na2CO3； Na2S＋CaCO3Na2CO3＋CaS (2)下列說法正確的是 (　　)。 A．②③兩步都是氧化還原反應(yīng) B．只有第②步是氧化還原反應(yīng) C．該方法對生產(chǎn)設(shè)備基本沒有腐蝕 D．該方法對環(huán)境污染較小 解析　依據(jù)氧化還原反應(yīng)是有化合價變化的反應(yīng)可知，第②步是氧化還原反 應(yīng)，故A錯，B對；該生產(chǎn)中產(chǎn)生HCl，對生產(chǎn)設(shè)備嚴(yán)重酸蝕；第②步產(chǎn)生 的CO是大氣污染物，故C、D錯。 答案　B 考查點二　純堿小蘇打及其用途 2．純堿和小蘇打是廚房中兩種常見的用品，它們都是白色固體，下列區(qū)分這兩種物質(zhì)的方法中正確的是 (　　)。 A．分別用砂鍋加熱兩種樣品，全部分解揮發(fā)沒有殘留物的是小蘇打 B．用潔凈鐵絲蘸取兩種樣品在煤氣火焰上灼燒，使火焰顏色發(fā)生明顯變化 的是小蘇打 C．用兩只小玻璃杯，分別加入少量的兩種樣品，再加入等量的食醋，產(chǎn)生 氣泡快的是小蘇打 D．先將兩樣品配成溶液，分別加入澄清石灰水，無白色沉淀生成的是小蘇 打 解析　小蘇打NaHCO3分解生成Na2CO3、H2O和CO2，有Na2CO3殘留，A 項錯誤；純堿和小蘇打的火焰顏色均為黃色，B項錯誤；二者的溶液中分別 加入澄清石灰水，均有CaCO3沉淀生成，D項錯誤。 答案　C 3．蘇打和小蘇打有著廣泛的應(yīng)用。試從反應(yīng)物用量角度說明在下列用途中選A(蘇打)還是B(小蘇打)，并說明原因。 (1)做面條時防止面粉較長時間儲存變酸味，常加入適量的面堿，選用______， 因為_____________________________________________________________ _________________________________________________________________。 (2)作為泡沫滅火器的藥品，選用________，因為________________________ _________________________________________________________________。 (3)用于洗滌餐具及實驗室的玻璃儀器等，選用________，因為_____________ _________________________________________________________________。 (4)治療胃酸過多時，選用________，因為_______________________________ _________________________________________。 (提示：二者水溶液均顯堿性，且蘇打的堿性強(qiáng)) 解析　由兩者的性質(zhì)可知：Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑，NaHCO3 ＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑，中和等量酸時消耗蘇打的質(zhì)量相對小；產(chǎn)生 等量CO2時消耗小蘇打少；而作洗滌劑和中和胃酸時均利用其堿性，蘇打堿 性強(qiáng)，洗滌效果好，但堿性太強(qiáng)，不利于健康，故治療胃酸過多應(yīng)使用小蘇 打。 答案　(1)A　中和等量的H＋，Na2CO3比NaHCO3的用量少(質(zhì)量比為53∶84) (2)B　產(chǎn)生等量的CO2時，NaHCO3比Na2CO3的用量少(質(zhì)量比為84∶106)， 且產(chǎn)生CO2的速率快 (3)A　Na2CO3堿性強(qiáng)，洗滌效果好 (4)B　要適量中和部分胃酸，若用蘇打，堿性太強(qiáng)，腐蝕性強(qiáng)，不利于人體 的健康 考查點三　氨堿法 4．純堿是一種重要的化工原料。目前制堿工業(yè)主要有“氨堿法”和“聯(lián)合制堿法”兩種工藝。下列說法不正確的是 (　　)。 A．“聯(lián)合制堿法”和“氨堿法”的化學(xué)反應(yīng)原理中都有下列化學(xué)反應(yīng) NH3＋CO2＋NaCl＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl 2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑ B．“聯(lián)合制堿法”生產(chǎn)中有氨的循環(huán)利用工藝 C．“氨堿法”生產(chǎn)中有氨的循環(huán)利用工藝 D．“聯(lián)合制堿法”和“氨堿法”都有一定的局限性 解析　“氨堿法”將NH4Cl和Ca(OH)2再反應(yīng)，使NH3循環(huán)利用；“聯(lián)合制 堿法”是制得純堿和副產(chǎn)品氯化銨。 答案　B 5．工業(yè)上常用氨堿法制取碳酸鈉(將氨氣和二氧化碳先后通入飽和食鹽水而析出小蘇打，再經(jīng)過濾、焙燒而得到純堿)，但卻不能用氨堿法制碳酸鉀，這是因為在溶液中 (　　)。 A．KHCO3溶解度較大 B．KHCO3溶解度較小 C．K2CO3溶解度較大 D．K2CO3溶解度較小 解析　氨堿法制取Na2CO3的原理是，在精制的食鹽水中分別通入NH3、CO2， 由于NaHCO3溶解度不大，當(dāng)Na＋、HCO3－濃度較大時便析出NaHCO3晶體， 將過濾得到的NaHCO3煅燒得Na2CO3，由于KHCO3溶解度較大，無法從溶 液中析出，故無法利用其分解制取K2CO3。 答案　A 6．純堿是一種重要的化工原料。目前制堿工業(yè)主要有“氨堿法”和“聯(lián)合制堿法”兩種工藝。請按要求回答問題： (1)“氨堿法”產(chǎn)生大量CaCl2廢棄物，請寫出該工藝中產(chǎn)生CaCl2的化學(xué)方 程式：_____________________________________________________。 (2)寫出“聯(lián)合制堿法”有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______________________ ____________________________________________________________。 (3)CO2是制堿工業(yè)的重要原料，“聯(lián)合制堿法”與“氨堿法”中CO2的來源 有何不同？________________________________________________。 (4)綠色化學(xué)的重要原則之一是提高反應(yīng)的原子利用率。根據(jù)“聯(lián)合制堿法”總反應(yīng)列出計算原子利用率的表達(dá)式：原子利用率(%)＝_________________。 解析　氨堿法的原料：氯化鈉、碳酸鈣(或二氧化碳)及氨。 工藝流程：CaCO3CaO＋CO2↑ CO2＋NH3＋H2O===NH4HCO3， NaCl＋NH4HCO3===NaHCO3↓＋NH4Cl， 2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑， CaO＋H2O===Ca(OH)2， 產(chǎn)生CaCl2的反應(yīng)：Ca(OH)2＋2NH4ClCaCl2＋2NH3↑＋2H2O，該反應(yīng) 的CaCl2中的Cl－來源于NaCl，Ca2＋來源于CaCO3，產(chǎn)生無用的CaCl2，降低 了NaCl的利用率。 聯(lián)合制堿法：NH3和CO2來源于合成氨廠 工藝流程：NH3＋CO2＋H2O===NH4HCO3， NaCl＋NH4HCO3===NaHCO3↓＋NH4Cl， 2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑。 依據(jù)總反應(yīng)：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)“聯(lián)合制堿法”中的CO2來源于合成氨廠，“氨堿法”中的CO2來源于煅 燒石灰石 (4)100%＝49.77% 7．工業(yè)生產(chǎn)純堿的工藝流程示意圖如下： 完成下列填空： (1)粗鹽水加入沉淀劑A、B除雜質(zhì)(沉淀劑A來源于石灰窯廠)，寫出A、B 的化學(xué)式。 A______________　B____________。 (2)實驗室提純粗鹽的實驗操作依次為： 取樣、__________、沉淀、__________、__________、冷卻結(jié)晶、__________、 烘干。 (3)工業(yè)生產(chǎn)純堿工藝流程中，碳酸化時產(chǎn)生的現(xiàn)象是__________________。 碳酸化時沒有析出碳酸鈉晶體，其原因是______________________． (4)碳酸化后過濾，濾液D最主要的成分是______________(填寫化學(xué)式)，檢 驗這一成分的陰離子的具體方法是：__________________________。 (5)氨堿法流程中氨是循環(huán)使用的，為此，濾液D加入石灰水產(chǎn)生氨。加石灰 水后所發(fā)生的反應(yīng)的離子方程式為：____________________________。 (6)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)，純堿中碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可表示為：_____________________(注 明你的表達(dá)式中所用的有關(guān)符號的含義)。 解析　(1)根據(jù)沉淀劑A的來源，可知A可能是CaO或Ca(OH)2。B的作用 是用來除去加入過量的沉淀劑，為不引入新的雜質(zhì)則選用Na2CO3。 (2)考查考生對粗鹽提純的基本技能操作：取樣→溶解→沉淀→過濾→蒸發(fā)→ 冷卻→結(jié)晶→過濾→烘干。 (3)氨化后的氯化鈉溶液中通入CO2酸化，因在氨的作用下會產(chǎn)生碳酸氫鈉： NaCl＋NH3H2O＋CO2===NaHCO3↓＋NH4Cl，由于NaHCO3的溶解度較小， 從溶液中析出。 (4)濾液中含有NH4Cl，Cl－的檢驗通常是用HNO3酸化的AgNO3溶液，若能 產(chǎn)生白色沉淀，即可證明Cl－的存在。 (5)離子方程式是NH4＋NH3↑＋H2O。 (6)設(shè)樣品質(zhì)量為m1，加熱后固體質(zhì)量為m2。 2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O　Δm 168 62 x m1－m2 x＝ 則NaHCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：ω(NaHCO3)＝。 答案　(1)Ca(OH)2或CaO　Na2CO3 (2)溶解　過濾　蒸發(fā)　過濾 (3)有晶體析出(或出現(xiàn)渾濁)　碳酸鈉溶解度比碳酸氫鈉大 (4)NH4Cl　取少量試樣，加硝酸酸化，加硝酸銀溶液有白色沉淀，該陰離子是氯離子 (5)NH4＋＋OH－NH3↑＋H2O (6)w(NaHCO3)＝(m1表示反應(yīng)前樣品質(zhì)量，m2表示加熱后固體 的質(zhì)量) 考查點四　聯(lián)合制堿法 8．屬于聯(lián)合制堿法優(yōu)點的是 (　　)。 A．氨和二氧化碳由合成氨廠提供 B．母液可回收氯化銨 C．氯化鈉的利用率達(dá)90%以上 D．以上全是 解析　聯(lián)合制堿反應(yīng)為：NaCl＋H2O＋NH3＋CO2===NaHCO3↓＋NH4Cl，合成氨廠為制備原料H2，同時得副產(chǎn)物CO2：CO＋H2O(g)CO2＋H2，故 A對；由聯(lián)合制堿反應(yīng)得B對，C項則考查了教材中的數(shù)據(jù)。 答案　D 9．反應(yīng)NaCl＋CO2＋NH3＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl是著名的“侯氏制堿法”的重要反應(yīng)。下面是4位同學(xué)對該反應(yīng)涉及的有關(guān)知識發(fā)表的部分見解。其中不正確的是 (　　)。 解析　析出NaHCO3后的溶液為NaHCO3的飽和溶液。 答案　C 10．侯氏制堿法的步驟如下圖： 試回答下列問題： (1)若上述的懸濁液是NaHCO3和NH4Cl的混合液，則Ⅰ和Ⅱ的總反應(yīng)為 __________________________________________________________________ ___________________________________________________________。 (2)由這一反應(yīng)可知NaCl比NaHCO3溶解度______________________。 (3)Ⅲ的操作叫____________。 (4)Ⅳ的操作叫____________。 解析　(1)從生成物是NaHCO3和NH4Cl兩種物質(zhì)不難寫出Ⅰ、Ⅱ的總反應(yīng)式： NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。 (2)顯然溶解度NaCl>NaHCO3，所以在NaCl的飽和溶液中才會析出NaHCO3。 (3)把不溶晶體與液體分離的方法稱為過濾。 (4)Ⅳ操作是對NaHCO3進(jìn)行加熱，使其分解，同時使揮發(fā)性物質(zhì)氣化而除去 答案　(1)NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl　(2)大　(3)過濾　 (4)灼燒 11．下圖表示的是侯氏制堿法工藝流程示意圖。 請回答： (1)母液Ⅱ中所溶解的主要物質(zhì)是________(寫物質(zhì)的化學(xué)式)。母液Ⅱ中含有 低濃度的Na2CO3，主要原因是______________________________________ ____________________________________________________________。 (2)向母液Ⅱ中通入氣體時要先通氨氣后通二氧化碳?xì)怏w，主要原因是 __________________________________________________________________ ___________________________________________________________。 (3)母液Ⅰ和母液Ⅱ中都通入NH3。①NH3的主要來源是__________；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)工藝流程的“煅燒→純堿”處，可設(shè)計____________的循環(huán)。 答案　(1)NaCl、NaHCO3和NH4Cl　HCO3－ 電離出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可形成高濃度的HCO3－。若先通CO2再通NH3，由于CO2在NaCl 溶液中溶解度很小，盡管NH3在碳酸化的溶液中溶解度大，也不能形成高濃 度的HCO3－ (3)①合成氨廠?、谠龃驨H4＋的濃度，促進(jìn)NH4Cl結(jié)晶析出　③增大OH－的 濃度，促進(jìn)CO2的溶解，增大HCO3－的濃度 (4)二氧化碳(或CO2)