Question

索爾維制堿法距今已有140多年的歷史，為當時世界各國所采用，后被中國的侯氏制堿法取代．索爾維法的生產流程如下所示：

索爾維法能實現連續生產，但食鹽的利用率只有70%，且副產品CaCl₂沒有合適的用途，會污染環境．
1940年我國化學家侯德榜先生經過多次試驗，彌補了索爾維法的技術缺陷，加以改進，食鹽利用率高達96%，得到了純堿和氯化銨兩種產品，被稱為“侯氏制堿法”．此方法的基本原理如下：
①向30～50℃的飽和食鹽水中，先通入氨氣至飽和，再通入CO₂，從而得到碳酸氫鈉沉淀．
②過濾，將濾渣加熱而得產品．
③向濾液中加入細食鹽末，調節溫度為10～15℃，使NH₄Cl沉淀，過濾，濾渣為NH₄Cl產品，濾液為飽和食鹽水．
請回答下列問題：
（1）寫出向含氨氣的飽和NaCl溶液中通入CO₂ 時發生反應的兩個化學方程式：______．
（2）不能向飽和NaCl溶液中通入CO₂ 制NaHCO₃的原因是______；也不能采用先向飽和NaCl溶液中通入CO₂，再通入NH₃的方法制NaHC0₃ 的原因是______．
（3）寫出在索爾維法生產過程中，生成CaCl₂ 的化學反應方程式為______．
（4）在侯氏制堿法中，______（填物質名稱）可以循環利用．
（5）侯氏制堿法與索爾維法相比，其優點是______（任寫一條即可）．

Answer 1

【答案】分析：（1）在飽和NaCl溶液中通入足量氨氣以后再通入CO₂時，先生成NH₄HCO₃，進而生成NaHCO₃；
（2）H₂CO₃酸性比鹽酸弱，CO₂與NaCl不反應且CO₂在NaCl溶液中溶解度較小；
（3）在索爾維法生產過程中，氫氧化鈣和銨鹽反應生成氨氣，同時生成氯化鈣；
（4）將濾渣加熱可生成二氧化碳，過濾后得到濾液為飽和食鹽水，都可循環利用；
（5）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）在飽和NaCl溶液中通入足量氨氣以后再通入CO₂時，則發生以下反應：NH₃+CO₂+H₂O=NH₄HCO₃；NH₄HCO₃+NaCl=NH₄Cl+NaHCO₃↓，其中NaHCO₃溶解度最小，故有NaHCO₃的晶體析出，
故答案為：NH₃+CO₂+H₂O=NH₄HCO₃、NH₄HCO₃+NaCl=NH₄Cl+NaHCO₃↓；
（2）H₂CO₃酸性比鹽酸弱，CO₂與NaCl不反應，則不能向飽和NaCl溶液中通入CO₂ 制NaHCO₃；
另CO₂在NaCl溶液中溶解度較小，生成NaHCO₃太少不會結晶析出，所以也不能采用先向飽和NaCl溶液中通入CO₂，再通入NH₃的方法制NaHC0₃ ，
故答案為：H₂CO₃酸性比鹽酸弱，CO₂與NaCl不反應；CO₂在NaCl溶液中溶解度較小，生成NaHCO₃太少不會結晶析出；
（3）在索爾維法生產過程中，氫氧化鈣和銨鹽反應生成氨氣，同時生成氯化鈣，反應的方程式為2NH₄Cl+Ca（OH）₂=CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，
故答案為：2NH₄Cl+Ca（OH）₂=CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
（4）將濾渣加熱可生成二氧化碳，過濾后得到濾液為飽和食鹽水，都可循環利用，
故答案為：二氧化碳和飽和食鹽水；
（5）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：本題考查了純堿工業制備原理分析比較，反應實質的應用，試劑的作用，理解生產原理和過程的實質是解答的關鍵，題目難度中等．