2019-2020年高中化學 主題2 海水資源、工業(yè)制堿 課題3 純堿制造技術的發(fā)展教案 魯科版選修2課標要求1了解我國基本化工的生產資源、基本化工產品的主要種類和發(fā)展概況。2了解海水的綜合利用，認識化學科學發(fā)展對自然資源利用的作用。課標解讀 1.了解我國基本的化工生產原理，如合成氨工業(yè)、氯堿工業(yè)、制堿工業(yè)。2明確各類化工產品的成分、性質及應用。3了解海水中的哪些成分作為各種化工生產的原料。教學地位純堿在造紙、玻璃等工業(yè)生產中具有重要應用，侯氏制堿是一種先進的制堿技術，我國化學家侯德榜為國家爭得了榮譽，因此，侯氏制堿的工藝流程也成為高考的熱點，尤其是制堿的原理、操作是高考的高頻考點。新課導入建議他曾經是中國科學技術協(xié)會副主席、中國化學會理事長、中國化工學會理事長，他還是中國科學院技術科學部委員。他是中國化學工業(yè)史上一位杰出的科學家，他所著的純堿制造被世界各國化工界公認為制堿工業(yè)的權威專著。他創(chuàng)立了中國人自己的制堿工藝侯氏制堿法。你知道他是誰嗎？教學流程設計課前預習安排：看教材P3438，填寫課前自主導學，并完成思考交流。步驟1：導入新課，本課時教學地位分析。步驟2：建議對思考交流進行提問，反饋學生預習效果。步驟3：師生互動完成探究1，可利用問題導思的設問作為主線。步驟7：通過例2和教材P3637“侯氏制堿法”講解研析，對“探究2”中注意的問題進行總結。步驟6：師生互動完成“探究2”。步驟5：指導學生自主完成變式訓練1和當堂雙基達標1、2題。步驟4：通過例1和教材P3536“索爾維制堿法”的講解研析，對“探究1”中注意的問題進行總結。步驟8：指導學生自主完成變式訓練2和當堂雙基達標中的3、4、5題。步驟9：引導學生自主總結本課時知識框架，然后對照課堂小結。安排課下作業(yè)完成課后知能檢測。課標解讀重點難點1.知道純堿是一種重要的基本化工原料，純堿生產可以以海鹽為原料，能說明氨堿法制堿的化學原理和主要生產步驟并能寫出相應的化學方程式。2.了解侯氏制堿法的工藝流程，能說明侯德榜對氨堿法制堿工藝做出了什么改進。3.能說出純堿制造技術的主要發(fā)展歷程，能從原料、原理、工藝等方面對幾種制堿方法進行評價，進一步體會社會需求、資源的科學利用、各種技術間的相互借鑒是推動生產技術發(fā)展的重要因素。1.純堿的生產及發(fā)展過程。(重點)2.天然堿的生產與化工生產之間的聯系及生產技術的發(fā)展過程。(難點)3.呂布蘭法、索爾維法、聯合制堿法(侯氏制堿)的基本原理。(重難點)純堿及其用途1.純堿學名為碳酸鈉，化學式為Na2CO3，俗稱蘇打。2純堿廣泛用于玻璃、冶金、紡織、印染、造紙、石油化工、食品及精細化學品的生產。1純堿屬于堿類物質嗎？【提示】純堿不屬于堿，屬于鹽類物質。呂布蘭制堿法1.原料：食鹽、硫酸、石灰石、煤。2反應流程食鹽硫酸鈉石灰石煤碳酸鈉硫酸3缺點：原料價格高，對設備腐蝕嚴重；難以連續(xù)化大生產，產品不純，原料利用不充分，廢渣污染環(huán)境。索爾維制堿法1.原料：食鹽、氨和二氧化碳。2生產過程(1)在用原鹽配制的飽和食鹽水中，加入熟石灰和純堿，以除去食鹽水中的Mg2和Ca2。這一過程稱為鹽水的精制。(2)在精制鹽水中，通入氨氣制成氨鹽水，這個過程稱為鹽水氨化。(3)使氨鹽水吸收二氧化碳，生成碳酸氫鈉和氯化銨，這個過程稱為氨鹽水碳酸化?；瘜W方程式為：NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl。(4)濾出碳酸氫鈉后煅燒得到純堿，同時可回收近一半的二氧化碳再利用?；瘜W方程式為：2NaHCO3Na2CO3H2OCO2。(5)將氯化銨加石灰乳分解，回收氨循環(huán)利用?；瘜W方程式為：2NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2O。2索爾維制堿過程中可循環(huán)利用的物質有哪些？【提示】NH3和CO2。侯氏制堿法的工藝流程侯氏制堿法工藝流程示意圖3侯氏制堿法與索爾維制堿法相比較，有哪些方面的優(yōu)點？【提示】(1)原料利用率提高；(2)沒有CaCl2廢料，減少對環(huán)境的污染；(3)縮短了生產流程，節(jié)省了投資，降低了生產成本。索爾維制堿法(氨堿法)【問題導思】實際生產中，原料食鹽中常有Ca2、Mg2等雜質，如果不除去這些雜質會產生什么危害？【提示】Ca2、Mg2分別與CO反應生成CaCO3和MgCO3，既浪費了原料，又使所得的產品不純。氨堿法的生產過程中，鹽水氨化和氨鹽水碳酸化的工序能否調換？【提示】NH3易溶于食鹽水，使溶液呈堿性，從而能吸收大量CO2；若兩道工序調換，CO2微溶于食鹽水，溶有少量H2CO3的食鹽水吸收NH3時，不能生成HCO。氨堿法制純堿涉及的反應原理是什么？【提示】NH3CO2H2ONaCl=NaHCO3NH4Cl2NaHCO3Na2CO3CO2H2O1索爾維制堿法的工藝流程2索爾維制堿法的幾道工序(1)鹽水的精制：在用原鹽配制的飽和食鹽水中，加入熟石灰和純堿，以除去食鹽水中的Mg2和Ca2。(2)鹽水氨化：在精制鹽水中，通入氨氣制成氨鹽水。(3)氨鹽水碳酸化：使氨鹽水吸收二氧化碳，生成碳酸氫鈉和氯化銨。NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl(4)碳酸氫鈉的轉化：濾出碳酸氫鈉后煅燒得到純堿，同時回收近一半的二氧化碳再利用。2NaHCO3Na2CO3CO2H2O(5)氨的循環(huán)：將氯化銨加石灰乳反應，回收氨循環(huán)利用。2NH4ClCa(OH)22NH3CaCl22H2O根據氨堿法的原理，首先配制氨化飽和食鹽水，即向飽和食鹽水中加入氨水(體積比11)并充分攪拌；再將二氧化碳通入氨化飽和食鹽水中，控制一定的溫度，直至有碳酸氫鈉析出。請回答下列問題：(1)用化學方程式分別表示出氨和二氧化碳在水中產生NH、HCO的原理_。(2)向飽和食鹽水中加入氨水和通入二氧化碳的先后順序是先加氨水后通二氧化碳。是否可以先通二氧化碳后加氨水？為什么？_。(3)寫出氨堿法生成碳酸氫鈉的化學方程式：_?！窘馕觥吭谕ǔ顩r下，氨在水中的溶解度近700體積，二氧化碳在水中的溶解度僅約1體積。所以應先向飽和食鹽水中通入NH3，然后再通CO2，這樣會使溶液里HCO的濃度增大。【答案】(1)NH3H2ONH3H2ONHOH或(NH3H2ONHOH)；CO2H2OH2CO3HCOH(或CO2H2OHCOH)(2)不可以。在常溫下，氨在飽和食鹽水中的溶解度很大，二氧化碳在飽和食鹽水中的溶解度較小。若先通二氧化碳后加氨水，溶液里只能產生很小濃度的HCO，不利于生成NaHCO3沉淀(3)NaClNH4HCO3=NaHCO3NH4Cl(或NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl)(1)純堿是Na2CO3，而不是NaHCO3。(2)氨水與足量的CO2反應生成NH4HCO3：NH3H2OCO2=NH4HCO3；氨水與少量的CO2反應生成(NH4)2CO3：2NH3H2OCO2=(NH4)2CO3H2O。1(雙選)以下關于索爾維制堿法的描述正確的是()A使用的原料為食鹽、CO2、氨B精制鹽水后應先通入CO2再通入過量的NH3C析出NaHCO3后的母液中已無NaCl，只有NH4ClD索爾維法的缺點是鹽利用率只有70%，生成的CaCl2難處理【解析】索爾維制堿法又叫氨堿法，主要原料有食鹽、氨和CO2；反應的原理為NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl，而NH3與CO2為11時才能生成NaHCO3，但CO2在水中溶解度小，先通入CO2，CO2溶解度小，再通入NH3時，NH3過量而CO2太少；析出NaHCO3后母液中仍有NaHCO3、NaCl、NH4Cl；加入石灰后回收NH3，但生成的CaCl2吸水性強，呈黏稠狀無法處理。【答案】AD聯合制堿法(侯氏制堿法)【問題導思】侯氏制堿法與氨堿法相比，工藝流程有什么改進？【提示】侯氏制堿是將合成氨工業(yè)與制堿工業(yè)聯合起來，改進了CO2的來源。侯氏制堿比氨堿法有哪些優(yōu)點？【提示】a增大原料的利用率；b.防止CaCl2廢料的產生；c.降低了生產成本。1侯氏制堿的主要過程(1)粗鹽水精制：加入熟石灰和純堿除去Ca2、Mg2。(2)鹽水氨化：精制鹽水中通入NH3。(3)氨鹽水碳酸化：NaClH2ONH3CO2=NaHCO3NH4Cl。(4)制Na2CO3回收CO2：2NaHCO3Na2CO3H2OCO2。(5)循環(huán)制NH4Cl：析出NaHCO3后的母液吸收NH3，降溫加食鹽，析出NH4Cl，濾出NH4Cl后再經氨化、碳酸化制堿。2侯氏制堿法的評價(1)優(yōu)點：保留了氨堿法的優(yōu)點，消除了它的缺點，使食鹽的利用率提高到95%以上；NH4Cl可作氮肥；可與合成氨廠聯合，使合成氨的原料氣CO轉化成CO2，革除了CaCO3制CO2這一工序。(2)缺點：有時會發(fā)生氯化銨產品供過于求的情況。侯氏制堿法的工藝流程如下圖所示：仔細閱讀后完成下列各題：(1)寫出碳酸化反應方程式：_。(2)氣體B的化學式為_。(3)操作的名稱是_，所需要的玻璃儀器有玻璃棒、燒杯、_。在實驗室里進行煅燒所用的儀器有_。(4)上述生產過程中能循環(huán)使用的物質是C、B、F、_。(填物質編號)【解析】(1)分析工藝流程圖可知：E為Na2CO3，D為NaHCO3，即：2NaHCO3Na2CO3H2OCO2。因此碳酸化是指向飽和食鹽水的濃氨溶液中通入CO2，其反應的方程式為NaClH2OCO2NH3=NaHCO3NH4Cl。(3)操作分離出NaHCO3晶體得母液1，故操作為過濾，過濾裝置所需玻璃儀器有：漏斗、玻璃棒、燒杯；煅燒所需主要儀器為：坩堝、坩堝鉗、泥三角、三腳架及酒精燈。(4)上述生產過程中能循環(huán)的物質有C、B、F、A?！敬鸢浮?1)NaClH2ONH3CO2=NaHCO3NH4Cl(2)NH3(3)過濾漏斗坩堝、三腳架、泥三角、坩堝鉗、酒精燈(4)A2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“聯合制堿法”兩種工藝。下列說法不正確的是()A“聯合制堿法”是在“氨堿法”的基礎上進行技術革新的成果B“聯合制堿法”和“氨堿法”所用的氨都取自合成氨廠C“聯合制堿法”和“氨堿法”所用的CO2都來自石灰石的分解 D“聯合制堿法”的副產品是氯化銨，“氨堿法”的副產品是氯化鈣【解析】“氨堿法”所用的CO2來自石灰石的分解；“聯合制堿法”將合成氨廠和制堿廠聯合進行生產，利用合成氨廠制造氫氣時副產品的CO2作為制堿的原料。合成氨廠制造氫氣的主要化學反應如下：CH2O(g)COH2COH2O(g)CO2H2【答案】C【教師備課資源】化學肥料(1)氮肥氮是作物體內蛋白質、核酸和葉綠素等的重要成分，氮肥能促使作物的莖、葉生長茂盛，葉色濃綠。目前常用的氮肥有：NH3H2O(氨水)、CO(NH2)2(尿素)、NH4HCO3(碳銨)、(NH4)2SO4(硫銨)和NH4NO3(硝銨)等。(2)磷肥磷肥能使作物根系發(fā)達，增強作物抗寒抗旱能力，還能促進作物提早成熟、穗粒增多、籽粒飽滿。制磷肥用的原料是磷礦粉，它不溶于水，所以要把不溶性的磷酸鹽化為可溶性磷酸鹽(過磷酸鈣或重過磷酸鈣)，便于作物吸收。(3)鉀肥鉀肥能促使作物健壯，莖稈粗壯，增強對病蟲害和倒伏的抵抗能力，并能促進糖分和淀粉的生成。常用的鉀肥有KCl、K2SO4以及草木灰(有效成分為K2CO3)等。(4)復合肥料是指含有兩種或兩種以上營養(yǎng)元素的化肥。如KNO3、NH4H2PO4、KH2PO4等。(5)微量元素肥料主要有硼肥、銅肥、鋅肥、鉬肥等，在我國施用的量很少，植物缺乏這些元素，也會影響生長發(fā)育，減弱抗病能力。1侯氏制堿的3種原料：氨氣、二氧化碳、食鹽。2侯氏制堿的2個反應：(1)NH3CO2H2ONaCl=NH4ClNaHCO3(2)2NaHCO3Na2CO3CO2H2O3侯氏制堿的2種產品：Na2CO3和NH4Cl。1下列物質的溶解度(常溫)由大到小的順序是()ANaCl、CaCO3、NaHCO3BNaHCO3、NaCl、CaCO3CNaCl、NaHCO3、CaCO3DCaCO3、NaHCO3、NaCl【解析】由氨堿法制NaHCO3可知溶解度：S(NaCl)>S(NaHCO3)，CaCO3為難溶物，溶解度最小?！敬鸢浮緾2(xx萊蕪高二教學質量檢測)某制堿法的生產流程如下：氨水溶液AB濾液CNH3固體Na2CO3和氣體該法生產過程中可循環(huán)的物質是()ANH3和CO2BCa(OH)2CNH4Cl DNaCl【解析】分析工藝流程圖可知過濾出NaHCO3晶體后的母液中加入了Ca(OH)2發(fā)生反應：Ca(OH)22NH4ClCaCl22H2O2NH3，因此B、C不循環(huán)使用，NaCl也不循環(huán)使用，可循環(huán)使用的是NH3及NaHCO3煅燒后生成的CO2。【答案】A3我國化工專家侯德榜大膽改革國外氨堿法生產工藝發(fā)明了聯合制堿法，聯合制堿法所得最終的化工產品的組合正確的是()NaHCO3Na2CO3CaCl2NH4HCO3NH4ClA BC D【解析】聯合制堿法利用反應：NaClNH3H2OCO2=NaHCO3NH4Cl，先過濾出NaHCO3，煅燒得Na2CO3，再向濾液中加入氨氣和食鹽粉并降溫得NH4Cl，故最終產品為和?！敬鸢浮緾4侯氏制堿過程中不涉及的反應類型有()A化合反應 B分解反應C置換反應 D復分解反應【解析】侯氏制堿法涉及的反應有：NH3H2O=NH3H2O(化合)，NH3NaClCO2H2O=NaHCO3NH4Cl(復分解)，2NaHCO3Na2CO3CO2H2O(分解)?！敬鸢浮緾5(xx新課標全國卷)化學無處不在，下列與化學有關的說法不正確的是()A侯氏制堿法的工藝過程中應用了物質溶解度的差異B可用蘸濃鹽酸的棉棒檢驗輸送氨氣的管道是否漏氣C碘是人體必需微量元素，所以要多吃富含高碘酸的食物D黑火藥由硫黃、硝石、木炭三種物質按一定比例混合制成【解析】A項，侯氏制堿法的反應原理是向氨化的飽和食鹽溶液中通入CO2氣體，利用相同溫度下碳酸氫鈉的溶解度小，使生成的NaHCO3從溶液中以晶體形式析出，故生產過程中應用了物質溶解度的差異。B項，NH3和HCl氣體相遇會生成白色固體NH4Cl小顆粒，反應現象為冒白煙。用蘸濃鹽酸的棉棒靠近輸送氨氣的管道，若在管道附近冒白煙，證明管道漏氣，否則不漏氣。利用此反應現象可以檢驗管道是否漏氣。C項，碘元素是人體必需的微量元素，攝入過多或過少都會對身體健康造成危害。過多攝入會引起高碘甲狀腺腫、甲亢、甲狀腺組織硬化等不良后果，故不能多吃富含高碘酸的食物。D項，黑火藥是由硫黃、硝石、木炭按123的比例混合而成的混合物?！敬鸢浮緾6侯氏制堿法的步驟如下：飽和食鹽水飽和氨化食鹽水懸濁液,液體)試回答下列問題：(1)若上述的懸濁液是NaHCO3和NH4Cl的混合液，則和的總反應式為_。(2)由這一反應可知NaCl比NaHCO3溶解度_。(3)操作、不能顛倒的原因是_。(4)的操作叫_。(5)的操作叫_?！窘馕觥?1)根據反應物和生成物可寫出總反應式。(2)由制備步驟可知，第步得到的懸濁液含有NaHCO3固體，說明NaCl的溶解度比NaHCO3的溶解度大?！敬鸢浮?1)NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl(2)大(3)由于CO2在水中的溶解度較小，后通NH3不可能產生大量HCO，故不可能析出NaHCO3晶體(4)過濾(5)煅燒1(xx濟南高二檢測)侯氏制堿法中的堿是指下列的()ANaOHBK2CO3CNa2CO3 DNaHCO3【解析】侯氏制堿法制備的是Na2CO3，俗稱純堿?！敬鸢浮緾2下列物質的化學式和俗名一致的是()A氯化鈉(NaCl，食鹽)B氫氧化鈉(NaOH，純堿)C碳酸鈉(Na2CO3，蘇打、燒堿)D碳酸氫鈉(NaHCO3，大蘇打)【解析】B項，純堿是Na2CO3的俗名，NaOH的俗名為燒堿、火堿、苛性鈉；C項中燒堿是NaOH；D項中大蘇打是Na2S2O3。【答案】A3下表所列為四種可溶性鹽在30 的溶解度(g/100 gH2O)：鹽NaClNaHCO3Na2CO3(NH4)2CO3溶解度36.512.130.027.0若在30 的飽和食鹽水中通入氨氣至飽和后，再通入二氧化碳就會有晶體析出，試參考表中的數據，推測析出的晶體是下列的哪一種()ANaCl BNaHCO3CNa2CO3 D(NH4)2CO3【答案】B4下列關于NaHCO3的敘述，不正確的是()A它是一種白色粉末，相同溫度下溶解度小于Na2CO3B加熱至200 左右，可完全分解，利用這種性質，可由NaHCO3制取純堿C與Na2CO3相似，當質量相同，分別跟足量鹽酸反應后，NaHCO3可得到較多的二氧化碳D其晶體的化學式為NaHCO310H2O，在空氣中會風化【解析】Na2CO310H2O在干燥的空氣中容易風化，沒有NaHCO310H2O這種物質。【答案】D5在制小蘇打(NaClCO2NH3H2O=NaHCO3NH4Cl)的操作中，應在飽和食鹽水中()A先通入CO2，達到飽和后再通入NH3B先通入NH3，達到飽和后再通入CO2CCO2和NH3同時通入D以上三種方法都行【解析】CO2在NaCl溶液中溶解度小，先通NH3溶液呈堿性，能溶解大量的CO2，生成大量的HCO，從而析出大量的NaHCO3晶體?！敬鸢浮緽6與氨堿法比較，下列關于聯合制堿法優(yōu)點的判斷中不正確的是()A提高了原料的原子利用率B降低了生產成本C減少了環(huán)境污染D減輕了對設備的腐蝕【解析】聯合制堿法把氯化銨和純堿兩種產品聯合生產，提高了食鹽利用率，縮短了生產流程，減少了對環(huán)境污染?！敬鸢浮緿7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)分這兩種物質的說法正確的是()A分別用炒鍋加熱兩種樣品，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，產生氣泡快的是小蘇打D先將兩種樣品配成溶液，分別加入石灰水，無白色沉淀生成的是小蘇打【解析】2NaHCO3Na2CO3H2OCO2，分解后仍有殘留物，A項錯誤。Na2CO3和NaHCO3都能發(fā)生焰色反應，使火焰顯黃色，B項錯誤。Na2CO3Ca(OH)2=CaCO32NaOH，NaHCO3Ca(OH)2=CaCO3NaOHH2O，二者與石灰水反應都有白色沉淀生成，D項錯誤。Na2CO3與醋酸反應分兩步進行，產生氣泡的速率慢?！敬鸢浮緾8侯氏制堿法是純堿工業(yè)中一種重要的生產方法。但是，侯氏制堿法也存在著一定的局限性。例如，有時在某些國家和地區(qū)會出現氯化銨產品供過于求的現象。下列關于將氯化銨進行處理的方法中，正確的是()A在地下深埋B投入大海的深水處C加工成農作物的復合肥D用氫氧化鈉將氯化銨轉化為氨和氯化鈉，再用作生產純堿的原料【解析】將氯化銨在地下深埋和投入大海的深水處，都會造成環(huán)境污染。氫氧化鈉比碳酸鈉生產成本更高、價格更貴。用氫氧化鈉將氯化銨轉化為氨和氯化鈉，再用作生產純堿的原料，在生產效益上得不償失。氮、磷、鉀都是農作物生長所必需的元素，將氯化銨與含磷元素或鉀元素的化合物進行適當復合，可生產農作物的復合肥。【答案】C91861年比利時人索爾維以NaCl、CO2、NH3、H2O為原料制得了純凈的Na2CO3，該法又稱氨堿法，其主要生產流程如下：下列有關說法不正確的是()A從理論上看，循環(huán)生產時不需要再補充NH3B從綠色化學原料充分利用的角度看，該方法有兩個明顯的缺陷是：氯化鈉未能充分利用和產生CaCl2廢棄物C將NH4Cl作為一種化工產品，不再生產NH3來循環(huán)使用D從理論上看，每再生產1 mol Na2CO3，再補充的物質及其物質的量分別是2 mol NaCl和1 mol CO2【解析】工業(yè)制堿的原理涉及反應：NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl,2NaHCO3Na2CO3CO2H2O。索爾維法用生成的氯化銨制備氨氣，將氯化銨進行了循環(huán)利用，所以從理論上講，是不需要補充氨的。但是在生產過程中，NaCl母液被棄去，氯化銨制備氨氣生成了無用的氯化鈣，這兩點是索爾維法的缺陷。根據反應關系及原子守恒，從理論上看每生產1 mol Na2CO3，再補充的物質及其物質的量分別是2 mol NaCl和1 mol CO2?！敬鸢浮緾10下面是在實驗室進行模擬實驗的生產流程示意圖：氣體A的飽和溶液A和食鹽的飽和溶液懸濁液晶體,純堿則下列敘述錯誤的是()AA氣體是NH3，B氣體是CO2B第步得到的晶體是發(fā)酵粉的主要成分C第步操作用到的主要玻璃儀器是燒杯、漏斗、玻璃棒D第步操作的主要過程有溶解、蒸發(fā)、結晶【解析】侯氏制堿法是先制得氨化的飽和食鹽水，再往其中通入CO2(即是往飽和食鹽水中依次通入足量的NH3、CO2，不能依次通入CO2、NH3，因為NH3在水中的溶解度遠遠大于CO2的溶解度，先將溶液氨化后，吸收CO2的效果更好)，第步即得到NaHCO3懸濁液，第步應將NaHCO3加熱分解，以得到Na2CO3。【答案】D11工業(yè)制純堿時，第一步通過飽和食鹽水、氨和二氧化碳反應，獲得碳酸氫鈉結晶。它的反應原理可以用下面的方程式表示：NH3CO2H2O=NH4HCO3，NH4HCO3NaCl(飽和)=NaHCO3NH4Cl以上反應的總結果是放熱反應。下面設計了一個實驗，用最簡單的實驗裝置模擬實驗這一過程，獲得碳酸鈉結晶。可供選擇的實驗用品有：稀鹽酸、稀硫酸、濃氨水、氫氧化鈉、消石灰、石灰石、氯化銨、食鹽、蒸餾水和冰，以及中學化學實驗常用儀器。實驗裝置示意圖(包括反應時容器中的物質)如下，圖中玻璃容器自左至右分別用A、B、C符號標明(請見題后說明)。(1)請寫出在圖上A、B、C各玻璃容器中盛放物質的化學式或名稱。A_，B_，C_，D_，E_。(2)利用在本題所提供的實驗用品，如何判斷得到的產品是碳酸氫鈉的結晶，而不是碳酸氫銨或食鹽結晶？【答案】(1)CaCO3蒸餾水(或水)冰水(或冷水)被氯化鈉飽和的濃氨水溶液稀硫酸(2)取少量產品放在試管中，在酒精燈上加熱至不再有氣體放出時，停止加熱。試管中如有白色剩余物質，則得到的產品不是NH4HCO3。試管冷卻后，向其中加入適量鹽酸，反應激烈，冒大量氣泡，最后剩余物全部溶解，說明得到的結晶是NaHCO3。如加入鹽酸后，晶體全部溶解，但無氣泡產生，則得到的結晶可能是食鹽。12純堿是一種重要的化工原料。目前制堿工業(yè)主要有氨堿法和聯合制堿法兩種工藝。請按要求回答問題：(1)氨堿法產生大量CaCl2廢棄物，請寫出該工藝中產生CaCl2的化學方程式：_。(2)寫出聯合制堿法有關反應的化學方程式：_。(3)CO2是制堿工業(yè)的重要原料，聯合制堿法和氨堿法中CO2的來源有何不同？_。(4)綠色化學的重要原則之一是提高反應的原子利用率。根據聯合制堿法總反應，列出計算原子利用率的表達式為：原子利用率(%)_?！窘馕觥?1)2NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2O。(2)NH3CO2H2ONaCl=NaHCO3NH4Cl；2NaHCO3Na2CO3CO2H2O。(3)聯合制堿法中CO2來源于合成氨工業(yè)的副產品，而氨堿法中CO2來源于石灰石的分解。(4)聯合制堿法原子利用率的表達式：原子利用率(%)100%100%或原子利用率(%)100%100%。【答案】(1)2NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2O(2)NH3CO2H2ONaCl=NaHCO3NH4Cl；2NaHCO3Na2CO3CO2H2O(3)聯合制堿法中CO2來源于合成氨的副產品，氨堿法中CO2來源于CaCO3的分解(4)100%或100%13某課外興趣小組同學按照侯氏制堿法原理，設計了如下一套實驗裝置：實驗室可供選用的藥品有：濃氨水、純堿、大理石、稀鹽酸、稀硫酸、熟石灰、氯化銨、氯化鈉。(1)A、D中最合適的試劑(填名稱)為：A_；D_。(2)指出該裝置中的錯誤(至少兩處)：_(3)在改進裝置后，該同學進行了實驗，實驗所用的飽和NaCl溶液中含溶質58.5 g，實驗最后得到無水碳酸鈉26.0 g，則其產率為多少？該同學針對其實驗結果，認真分析了造成損失的原因，發(fā)現其操作步驟并沒有錯誤，則主要原因是什么？(4)在侯氏制堿法工業(yè)生產中，原料的利用率高，大大降低了成本。請問本實驗中哪些物質可重復利用？【解析】本題以侯氏制堿法的原理為切入點，分別考查藥品的選用、操作過程分析、實驗裝置評價、化學計算、化工生產原理等。根據反應原理，實驗操作過程為：先制得NH3(左邊裝置)和CO2(右邊裝置)，再將制得的氣體依次通入飽和食鹽水中即得碳酸氫鈉晶體，再加熱碳酸氫鈉晶體就可以得到純堿?！敬鸢浮?1)氯化銨和熟石灰稀鹽酸(2)B、C之間缺少止水夾；B裝置應與大氣相通，不能為密閉裝置；通NH3的導管不應伸入液面以下(任填兩種即可)(3)根據鈉元素守恒，得關系式：2NaClNa2CO3，m(Na2CO3)10658.5 g/11753.0 g，則Na2CO3的產率為26.0 g/53.0 g100%49.1%；NaHCO3在水中有較大的溶解度，未能全部沉淀出來(4)NH4Cl、CO214我國化學家侯德榜改革國外的純堿生產工藝，探索出了一種生產純堿的方法，其生產流程可簡要表示如下：(1)上述生產純堿的方法稱_，副產品的一種用途為_。(2)沉淀池中發(fā)生反應的化學方程式是_。(3)寫出上述流程中X物質的分子式為_。(4)使原料氯化鈉的利用率從70%提高到90%以上，主要是設計了_(填上述流程中的編號)的循環(huán)，從沉淀池中取出沉淀的操作是_。(5)為檢驗產品碳酸鈉中是否含有氯化鈉，可取少量試樣溶于水后，再滴加_。(6)向母液中通氨氣，加入細小食鹽顆粒，冷卻析出副產品，通氨氣的作用有_。a增大NH的濃度，使NH4Cl更多地析出b使NaHCO3更多地析出c使NaHCO3轉化為Na2CO3，提高析出NH4Cl的純度【解析】將NH3和CO2兩種氣體通入NaCl溶液后，發(fā)生化學反應：NH3CO2H2ONaCl=NaHCO3NH4ClNaHCO3溶解度較小，結晶析出；NH4Cl溶解度較大，留在母液中；溶液里還有未反應的NaCl和未結晶的NaHCO3。從母液中提取NH4Cl后，含有NaCl和NaHCO3的溶液循環(huán)到沉淀池中再次利用，這樣就大大提高了氯化鈉的利用率。NaHCO3在煅燒爐中發(fā)生化學反應2NaHCO3Na2CO3CO2H2O。生成的CO2循環(huán)到沉淀池中再次利用。含NH4Cl、NaHCO3、NaCl的母液中通入NH3后，發(fā)生反應NH3H2ONH3H2ONHOH，這樣有利于NH4Cl的析出和NaHCO3轉化為Na2CO3。【答案】(1)侯氏制堿法(或聯合制堿法)用做農作物的化肥(其他合理的答案亦可)(2)NH3CO2H2ONaCl=NaHCO3NH4Cl(3)CO2(4)過濾(5)硝酸酸化的硝酸銀溶液(6)ac