Question

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CaCl₂废弃物，请写出该工艺中产生CaCl₂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)CO₂是制碱工业的重要原料，“联合制碱法”与“氨碱法”中CO₂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(%)＝_________________。

Answer

(1)2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O

(2)NH3＋CO2＋H2O=NH4HCO3

NaCl＋NH4HCO3=NaHCO3↓＋NH4Cl

2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑

(3)“联合制碱法”中的CO2来源于合成氨厂，“氨碱法”中的CO2来源于煅烧石灰石

(4) ×100%＝49.77%

【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：CaCO3 CaO＋CO2↑CO2＋NH3＋H2O=NH4HCO3，

NaCl＋NH4HCO3=NaHCO3↓＋NH4Cl，2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑，

CaO＋H2O=Ca(OH)2，

产生CaCl2的反应：Ca(OH)2＋2NH4Cl CaCl2＋2NH3↑＋2H2O，该反应的CaCl2中的Cl－来源于NaCl，Ca2＋来源于CaCO3，产生无用的CaCl2，降低了NaCl的利用率。

联合制碱法：NH3和CO2来源于合成氨厂

工艺流程：NH3＋CO2＋H2O=NH4HCO3，

NaCl＋NH4HCO3=NaHCO3↓＋NH4Cl，

2NaHCO3 Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑。

依据总反应：2NaCl＋CO2＋H2O＋2NH3=Na2CO3＋2NH4Cl

可得：原子利用率＝×100%＝49.77%。