Question

7．聯堿法（候氏制堿法）和氨堿法的生產流程簡要表示如圖1：

（1）兩種方法的沉淀池中均發生的反應化學方程式為NH₃+H₂O+CO₂+NaCl═NH₄Cl+NaHCO₃↓．
（2）若沉淀池含800.00mol NH₃的水溶液質量為54.00kg，向該溶液通入二氧化碳至反應完全，過濾，得到濾液31.20kg，則NH₄HCO₃的產率為92%．
（3）在氨堿法生產過程中氨要循環使用，但不需要補充，在母液中加生石灰前先要加熱的原因是防止加石灰水時產生碳酸鈣沉淀．
（4）根據聯堿法中從濾液中提取氯化銨晶體的過程推測，所得結論正確是bd（選填編號）．
a．常溫時氯化銨的溶解度比氯化鈉小
b．通入氨氣能增大NH₄⁺的濃度，使氯化銨更多析出
c．加入食鹽細粉能提高Na⁺的濃度，使NaHCO₃結晶析出
d．通入氨氣能使NaHCO₃轉化為Na₂CO₃，提高析出的NH₄Cl純度
（5）聯堿法相比于氨堿法，氯化鈉利用率從70%提高到90%以上，主要是設計了循環Ⅰ，
聯堿法的另一項優點是避免產生大量的含有CaCl₂的溶液，或節省石灰窯、蒸氨塔等設備．
（6）從沉淀池析出的晶體含有NaCl雜質，某同學在測定其NaHCO₃的含量時，稱取5.000g試樣，配制成100mL溶液，用標準鹽酸溶液滴定（用甲基橙做指示劑），測定數據記錄如下：

滴定次數	待測液（mL）	0.6000mol/L鹽酸溶液的體積（mL）
		初讀數	終讀數
第一次	20.00	1.00	21.00
第二次	20.00	如右圖Ⅰ	如右圖Ⅱ

①第二次滴定，從圖2-Ⅰ圖2-Ⅱ顯示消耗的鹽酸溶液體積為20.20ml．
②該實驗測定NaHCO₃含量的計算式為ω（NaHCO₃）=10.1%．
③該同學測定結果有一定的誤差，產生該誤差的原因可能是cd（選填編號）．
a．待測液中加入甲基橙作指示劑，用標準酸液滴定至變橙色
b．錐形瓶用蒸餾水洗滌后，直接加入待測溶液進行滴定
c．滴定管用蒸餾水洗滌后，直接注入標準酸液進行滴定
d．滴定管用蒸餾水洗滌后，直接注入待測液，取20.00mL進行滴定．

Answer 1

分析 （1）飽和食鹽水中通入氨氣和二氧化碳析出碳酸氫鈉晶體；
（2）根據碳原子守恒計算理論上m（NH₄HCO₃），根據題意計算實際m（NH₄HCO₃），從而計算其產率；
（3）根據碳酸氫鈉能和石灰水反應進行分析；
（4）向母液中通氨氣作用有增大NH₄⁺的濃度，使NH₄Cl更多地析出和使NaHCO₃轉化為Na₂CO₃，提高析出的NH₄Cl純度；加入食鹽細粉目的是提高Cl^-的濃度，使氯化氨析出；
（5）與氨堿法比較，聯合制堿法優點是提高了原料的原子利用率，避免產生大量的含有CaCl₂的溶液，節省石灰窯、蒸氨塔等設備；
（6）①依據滴定管正確讀數方法解答；
②計算兩次消耗鹽酸的平均值，計算消耗鹽酸的物質的量，依據方程式：HCl+NaHCO₃=NaCl+H₂O+CO₂↑，然后計算碳酸氫鈉的物質的量和質量，計算其質量分數；
③a．待測液中加入甲基橙作指示劑，用標準酸液滴定至變橙色，剛好達到終點，沒有誤差；
b．錐形瓶用蒸餾水洗滌后，直接加入待測溶液進行滴定，沒有誤差；
c．滴定管用蒸餾水洗滌后，直接注入標準酸液進行滴定，相當于將標準酸液稀釋；
d．滴定管用蒸餾水洗滌后，直接注入待測液，取20.00mL進行滴定，相當于將待測液稀釋．

解答 解：（1）氨氣、二氧化碳、水和氯化鈉發生反應生成碳酸氫鈉和氯化銨，反應方程式為NH₃+H₂O+CO₂+NaCl═NH₄Cl+NaHCO₃↓，故答案為：NH₃+CO₂+NaCl+H₂O═NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（2）由反應方程式：NH₃+CO₂+NaCl+H₂O═NaHCO₃↓+NH₄Cl，該氨水完全反應需通入800.00molCO₂，過濾得到m（NH₄HCO₃）=54000g+800mol×44g•mol^-1-31200g=58000g，根據碳原子守恒，理論上應得到m（NH₄HCO₃）=800mol×79g•mol^-1=63200g，則NH₄HCO₃的產率為$\frac{58000g}{63200g}$×100%=92%，故答案為：92；
（3）由于濾液中還含有一定量的碳酸氫鈉，故此加石灰水前先加熱，是為防止加石灰水時產生碳酸鈣沉淀，故答案為：防止加石灰水時產生碳酸鈣沉淀；
（4）a．常溫時氯化銨的溶解度比氯化鈉大，故a錯誤；
b．通氨氣作用有增大NH₄⁺的濃度，使NH₄Cl更多地析出和使NaHCO₃轉化為Na₂CO₃，提高析出的NH₄Cl純度，故b正確；
c．加入食鹽細粉目的是提高Cl^-的濃度，促進氯化銨結晶析出，故c錯誤；
d．通入氨氣使溶液堿性增強，使碳酸氫鈉轉換為溶解度較大的碳酸鈉，可以提高氯化銨的純度，故d正確；
故選bd；
（5）聯合制堿法的主要原理是：①向濃氨水中通入足量的CO₂后，氨氣、水和CO₂發生化合反應而生成NH₄HCO₃溶液；②然后加入食鹽細粒充分攪拌，生成的碳酸氫鈉和氯化銨；③將析出的碳酸氫鈉加熱得碳酸鈉、二氧化碳和水，相對于氨堿法制堿，即向過濾后的濾液中加熟石灰以回收氨，使之循環使用能夠避免產生大量的含有CaCl₂的溶液，或節省石灰窯、蒸氨塔等設備，
故答案為：避免產生大量的含有CaCl₂的溶液，或節省石灰窯、蒸氨塔等設備；
（6）①滴定管能讀數到0.01ml，所以根據滴定管中液面的位置可知，初始讀數是2.40ml，最終讀數是22.60ml，所以實際消耗鹽酸的體積是22.60ml-2.40ml=20.20ml，故答案為：20.20ml；
②第一次消耗鹽酸的體積是21.00ml-1.00ml=20.00ml，所以兩次消耗鹽酸的平均值是（20.20ml+20.00ml）÷2=20.10ml，所以消耗鹽酸的物質的量是0.0201L×0.6000mol/L．根據方程式HCl+NaHCO3=NaCl+H2O+CO2↑可知，碳酸氫鈉的物質的量是0.0201L×0.6000mol/L，質量是0.0201L×0.6000mol/L×84g/mol，所以碳酸氫鈉的純度是：$\frac{0.0201L×0.06000mol/L×84g/mol×\frac{100ml}{20ml}}{5.000g}$×100%=10.1%；
故答案為：10.1%；
③a．待測液中加入甲基橙作指示劑，用標準酸液滴定至變橙色，剛好達到終點，沒有誤差，故不選；
b．錐形瓶用蒸餾水洗滌后，直接加入待測溶液進行滴定，沒有誤差，故不選；
c．滴定管用蒸餾水洗滌后，直接注入標準酸液進行滴定，相當于將標準酸液稀釋，導致結果偏大，故選；
d．滴定管用蒸餾水洗滌后，直接注入待測液，取20.00mL進行滴定，相當于將待測液稀釋，導致結果偏小，故選；
故選：cd．

點評 本題考查了聯堿法和氨堿法生產流程的原理比較和物質分析判斷，明確碳酸鈉、碳酸氫鈉、氨氣、二氧化碳的性質，掌握工藝流程和反應原理是解題關鍵，題目難度中等．