高二化每课一练：1.3 纯碱的生产(人教选修二)[ 高考]

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H 2SO 4反应制Na 2SO 4；
2NaCl ＋H 2SO 4=====△Na 2SO 4＋2HCl ↑
②用焦炭还原Na 2SO 4制Na 2S ；
Na 2SO 4＋4C=====煅烧Na 2S ＋4CO ↑
③用硫化钠与石灰石反应制Na 2CO 3；
Na 2S ＋CaCO 3=====煅烧Na 2CO 3＋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打
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 ＋，Na 2CO 3比NaHCO 3的用量少(质量比为
53∶84)
(2)B 产生等量的CO 2时，NaHCO 3比Na 2CO 3的用量少(质量比为84∶106)， 且产生CO 2的速率快
(3)A Na 2CO 3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
NH 3＋CO 2＋NaCl ＋H 2O===NaHCO 3↓＋NH 4Cl
2NaHCO 3=====△Na 2CO 3＋H 2O ↑＋CO 2↑
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NH 4Cl 和Ca(OH)2再反应，使NH 3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 ．KHCO 3溶解度较大
B ．KHCO 3溶解度较小
C ．K 2CO 3溶解度较大
D ．K 2CO 3溶解度较小
解析 氨碱法制取Na 2CO 3的原理是，在精制的食盐水中分别通入NH 3、CO 2，
由于NaHCO 3溶解度不大，当Na ＋、HCO 3－浓度较大时便析出NaHCO 3晶体，
将过滤得到的NaHCO 3煅烧得Na 2CO 3，由于KHCO 3溶解度较大，无法从溶
液中析出，故无法利用其分解制取K 2CO 3。

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CaCl 2废弃物，请写出该工艺中产生CaCl 2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)CO 2是制碱工业的重要原料，“联合制碱法”与“氨碱法”中CO 2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：CaCO 3=====高温CaO ＋CO 2↑
CO 2＋NH 3＋H 2O===NH 4HCO 3，
NaCl ＋NH 4HCO 3===NaHCO 3↓＋NH 4Cl ，
2NaHCO 3=====煅烧Na 2CO 3＋H 2O ↑＋CO 2↑，
CaO ＋H 2O===Ca(OH)2，
产生CaCl 2的反应：Ca(OH)2＋2NH 4Cl=====△CaCl 2＋2NH 3↑＋2H 2O ，该反
应
的CaCl 2中的Cl －来源于NaCl ，Ca 2＋来源于CaCO 3，产生无用的CaCl 2，降低
了NaCl 的利用率。

联合制碱法：NH 3和CO 2来源于合成氨厂
工艺流程：NH 3＋CO 2＋H 2O===NH 4HCO 3，
NaCl ＋NH 4HCO 3===NaHCO 3↓＋NH 4Cl ，
2NaHCO 3=====△Na 2CO 3＋H 2O ↑＋CO 2↑。

滤液含NH 4Cl 、NaHCO 3、NaCl 、NH 4HCO 3――――――――→降温、通入NH 3加NaCl 固体⎩⎨⎧析出NH 4Cl 固体滤液→再一次循环利用
依据总反应：2NaCl ＋CO 2＋H 2O ＋2NH 3===Na 2CO 3＋2NH 4Cl
可得：原子利用率＝106106＋107
×100%＝49.77%。

答案 (1)2NH 4Cl ＋Ca(OH)2=====△2NH 3↑＋CaCl 2＋2H 2O
(2)NH 3＋CO 2＋H 2O===NH 4HCO 3
NaCl ＋NH 4HCO 3===NaHCO 3↓＋NH 4Cl
2NaHCO 3=====煅烧Na 2CO 3＋H 2O ↑＋CO 2↑ (3)“联合制碱法”中的CO 2来源于合成氨厂，“氨碱法”中的CO 2来源于煅
烧石灰石
(4)106106＋107
×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Na 2CO 3。

(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CO 2酸化，因在氨的作用下会产生碳酸氢钠： NaCl ＋NH 3·H 2O ＋CO 2===NaHCO 3↓＋NH 4Cl ，由于NaHCO 3的溶解度较小，
从溶液中析出。

(4)滤液中含有NH 4Cl ，Cl －的检验通常是用HNO 3酸化的AgNO 3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NH 4＋NH 3↑＋H 2O 。

(6)设样品质量为m 1，加热后固体质量为m 2。

2NaHCO 3=====高温Na 2CO 3＋CO 2↑＋H 2O Δm
168
62 x
m 1－m 2 x ＝84（m 1－m 2）31
则NaHCO 3的质量分数为：ω(NaHCO 3)＝84（m 1－m 2）31m 1。

答案 (1)Ca(OH)2或CaO Na 2CO 3
(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)NH 4Cl 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)NH 4＋＋OH －NH 3↑＋H 2O
(6)w (NaHCO 3)＝84（m 1－m 2）31m 1
(m 1表示反应前样品质量，m 2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 ＋H 2O ＋NH 3＋CO 2===NaHCO 3↓＋NH 4Cl ，
合成氨厂为制备原料H 2，同时得副产物CO 2：CO ＋H 2O(g)=====高温催化剂
CO 2＋H 2，故 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 ＋CO 2＋NH 3＋H 2O===NaHCO 3↓＋NH 4Cl 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NaHCO 3后的溶液为NaHCO 3的饱和溶液。

答案 C
10．侯氏制碱法的步骤如下图： 饱和食盐水――――――→通入足量NH 3Ⅰ
饱和氨盐水―――――――→通入足量CO 2Ⅱ悬浊液 ――→Ⅲ⎩⎪⎨⎪⎧晶体――→Ⅳ⎩⎨⎧挥发性物质Na 2CO 3
粉末液体 试回答下列问题：
(1)若上述的悬浊液是NaHCO 3和NH 4Cl 的混合液，则Ⅰ和Ⅱ的总反应为 __________________________________________________________________ ___________________________________________________________。

(2)由这一反应可知NaCl 比NaHCO 3溶解度______________________。

(3)Ⅲ的操作叫____________。

(4)Ⅳ的操作叫____________。

解析 (1)从生成物是NaHCO 3和NH 4Cl 两种物质不难写出Ⅰ、Ⅱ的总反应式：
NaCl ＋NH 3＋CO 2＋H 2O===NaHCO 3↓＋NH 4Cl 。

(2)显然溶解度NaCl>NaHCO 3，所以在NaCl 的饱和溶液中才会析出NaHCO 3。

(3)把不溶晶体与液体分离的方法称为过滤。

(4)Ⅳ操作是对NaHCO 3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)。