Question

18．1862年比利時化學家索爾維以NaCl、CO₂、NH₃、H₂O為主要原料，制得純凈碳酸鈉，稱之為索爾維制堿法．
索爾維制堿法的主要操作程序是：①在飽和食鹽水中通入氨氣氨化后，再通入二氧化碳，析出碳酸氫鈉晶體；
②將碳酸氫鈉固體在250℃焙燒以制得碳酸鈉，生成的二氧化碳可循環使用；
③在分離出碳酸氫鈉固體的母液里，加入生石灰加入，使氨逸出，并循環使用．
閱讀以上材料，回答以下各問：
（1）飽和食鹽水要先氨化后，再通入二氧化碳，在這個生成NaHCO₃過程中，發生的兩步化學方程式是CO₂+NH₃+H₂O=NH₄HCO₃、NH₄HCO₃+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl．
（2）在析出NaHCO₃晶體的母液中，加入生石灰并加熱時，發生反應的化學方程式是CaO+H₂O=Ca（OH）₂、NaHCO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+NaOH+H₂O、2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O．
（3）把NaHCO₃變為Na₂CO₃的化學方程式是2NaHCO₃$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．
（4）我國化學家侯德榜提出了將索爾維制堿與合成氨聯合生產，創立了全新的現代制堿工藝，被世界化學界稱為侯氏制堿法．
侯氏制堿法的主要特點是：用合成氨廠生產的NH₃及CO₂為原料，在析出NaHCO₃晶體的母液里，加入食鹽，使氯化銨晶體析出，飽和食鹽水循環使用．
閱讀以上材料，簡析侯氏制堿法的優點：使NH₄Cl析出，可做氮肥；減少無用的CaCl₂生成，原料NaCl充分利用．

Answer 1

分析 （1）氨氣溶液水生成一水合氨，二氧化碳與一水合氨反應生成碳酸氫銨，氯化鈉與碳酸氫銨反應生成氯化銨和碳酸氫鈉；
（2）析出小蘇打的母液中含有氯化銨，加入生石灰后，生石灰與水反應生成氫氧化鈣，氫氧化鈣與氯化銨反應生成氨氣；
（3）碳酸氫鈉不穩定，受熱分解生成碳酸鈉、水和二氧化碳；
（4）分析比較兩種制備流程，結合反應生成產物比較異同，從副產物的主要作用和原料利用等分析比較．

解答 解：（1）氨化的飽和NaCI溶液中通過入CO₂，反應生成碳酸氫鈉和氯化銨，方程式為：CO₂+NH₃+H₂O=NH₄HCO₃ NH₄HCO₃+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
故答案為：CO₂+NH₃+H₂O=NH₄HCO₃、NH₄HCO₃+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（2）析出小蘇打的母液中含有氯化銨和碳酸氫鈉，加入生石灰后，生石灰與水反應生成氫氧化鈣，碳酸氫鈉溶液與氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀，氫氧化鈣與氯化銨反應生成氨氣，發生的化學方程式為：CaO+H₂O=Ca（OH）₂、NaHCO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+NaOH+H₂O、2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
故答案為：CaO+H₂O=Ca（OH）₂、NaHCO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+NaOH+H₂O、2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
（3）碳酸氫鈉受熱分解的化學方程式為2NaHCO₃$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，故答案為：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
（4）索爾維法缺點：大量CaCl₂用途不大，NaCl利用率只有70%，約有30%的NaCl留在母液中；
侯氏制堿法的優點：把合成氨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，減少了對環境的污染，降低了純堿的成本．保留了氨堿法的優點，消除了它的缺點，使食鹽的利用率提高到96%；NH₄Cl可做氮肥；可與合成氨廠聯合，使合成氨的原料氣CO轉化成CO₂，減少無用的氯化鈣生成；
故答案為：使NH₄Cl析出，可做氮肥；減少無用的CaCl₂生成，原料NaCl充分利用．

點評 本題考查了純堿的制備原理分析比較，明確物質的性質和生產原理是解題關鍵，題目難度中等．