Question

20．碳酸鈉是一種重要的化工產(chǎn)品，一種工業(yè)生產(chǎn)流程如圖所示．
（1）沉淀池中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaCl+NH₃+CO₂+H₂O═NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（2）X是CO₂，Y是NH₃（填化學(xué)式）；
（3）排出液W中的溶質(zhì)除了氫氧化鈣外，還有CaCl₂、NaCl；
（4）從理論上分析，在生產(chǎn)過程中不需要（填“需要”、“不需要”）補充氨氣，從原料到產(chǎn)品，該方法總反應(yīng)過程用化學(xué)方程式表示，可寫為CaCO₃+2NaCl═Na₂CO₃+CaCl₂；
（5）若生產(chǎn)時，每通入NH₃44.8L（已折合成標準狀況下）可以得到純堿100.0g，則NH₃的利用率為94.3%．

Answer 1

分析 生成流程為：煅燒石灰石生成二氧化碳和CaO，將二氧化碳、氨氣和食鹽水在沉淀池中發(fā)生反應(yīng)NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl生成碳酸氫鈉，煅燒碳酸氫鈉生成碳酸鈉、二氧化碳氣體和水，則X為CO₂；從沉淀池中獲得的母液中含有氯化銨、NaCl，母液中加入氧化鈣，氯化銨與氧化鈣反應(yīng)生成氨氣和氯化鈣，則Y為氨氣，排除液W中含有氫氧化鈣、CaCl₂、NaCl，
根據(jù)以上分析解答（1）（2）（3）；
（4）氨堿法生產(chǎn)過程中，母液中加入氧化鈣反應(yīng)生成氫氧化鈣會和銨鹽生成氨氣，反應(yīng)過程中氨氣轉(zhuǎn)化為銨鹽，銨鹽轉(zhuǎn)化為氨氣，氨氣循環(huán)使用，不需要補充氨氣；根據(jù)發(fā)生反應(yīng)的各方程式寫出總反應(yīng)方程式；
（5）依據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式計算，根據(jù)反應(yīng)生成碳酸鈉的質(zhì)量計算實際消耗氨氣的物質(zhì)的量，得到氨氣的利用率．

解答 解：生成流程為：煅燒石灰石生成二氧化碳和CaO，將二氧化碳、氨氣和食鹽水在沉淀池中發(fā)生反應(yīng)NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl生成碳酸氫鈉，煅燒碳酸氫鈉生成碳酸鈉、二氧化碳氣體和水，則X為CO₂；從沉淀池中獲得的母液中含有氯化銨、NaCl，母液中加入氧化鈣，氯化銨與氧化鈣反應(yīng)生成氨氣和氯化鈣，則Y為氨氣，排除液W中含有氫氧化鈣、CaCl₂、NaCl，
（1）沉淀池中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O═NaHCO₃↓+NH₄Cl，
故答案為：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O═NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（2）根據(jù)分析可知，流程中可以循環(huán)利用的物質(zhì)X為CO₂，Y為NH₃，
故答案為：CO₂；NH₃；
（3）氨堿法排出液中的溶質(zhì)除了氫氧化鈣外，還有氫氧化鈣和氯化銨反應(yīng)生成的氯化鈣及原溶液中的氯化鈉，
故答案為：CaCl₂、NaCl；
（4）從理論上分析，生產(chǎn)過程中，母液中加入氧化鈣反應(yīng)生成氫氧化鈣會和銨鹽生成氨氣，反應(yīng)過程中氨氣轉(zhuǎn)化為銨鹽，銨鹽轉(zhuǎn)化為氨氣，氨氣循環(huán)使用，不需要補充氨氣；
生成流程中發(fā)生反應(yīng)有：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O═NaHCO₃↓+NH₄Cl、CaCO₃═CaO+CO₂↑、CaO+H₂O═Ca（OH）₂、Ca（OH）₂+2NH₄Cl═CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O、2NaHCO₃═Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，整理可得到總化學(xué)方程式為：CaCO₃+2NaCl═Na₂CO₃+CaCl₂，
故答案為：不需要；CaCO₃+2NaCl═Na₂CO₃+CaCl₂；
（5）發(fā)生的反應(yīng)為：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O═NaHCO₃↓+NH₄Cl、2NaHCO₃═Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，每當通入NH₃ 44.8L（已折合成標準狀況下）物質(zhì)的量為：$\frac{44.8L}{22.4L/mol}$=2mol，
生產(chǎn)過程中得到純堿100.0g，其物質(zhì)的量為：$\frac{100g}{106g/mol}$=$\frac{50}{53}$mol，需要氨氣的物質(zhì)的量為：$\frac{50}{53}$=$\frac{100}{53}$mol，
則NH₃的利用率為：$\frac{\frac{100}{53}mol}{2mol}$×100%=94.3%，
故答案為：94.3%．

點評 本題考查了純堿工業(yè)原理及生產(chǎn)流程，題目難度中等，明確生成流程及發(fā)生反應(yīng)原理為解答關(guān)鍵，注意掌握侯氏制堿法中生成原理，試題側(cè)重考查學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實驗?zāi)芰Γ?/p>