Question

工业上可用食盐和石灰石为主要原料，经不同的方法生产纯碱。请回答下列问题：

（1）卢布兰芳是以食盐、石灰石、浓硫酸、焦炭为原料，在高温下进行煅烧，再浸取，结晶而制得纯碱。

①食盐和浓硫酸反应的化学方程式为                              ；

②硫酸钠和焦炭、石灰石反应的化学方程式为_                         （已知产物之一为CaS）；

（2）氨碱法的工艺如下图所示，得到的碳酸氢钠经煅烧生成纯碱。

①图中的中间产物C是_______，D_______。（写化学式）；

②装置乙中发生反应的化学方程式为                            ；

（3）有人认为碳酸氢钾与碳酸氢钠的化学性质相似，故也可用氨碱法以氯化钾和石灰石为原料制碳酸钾。请结合下图的溶解度（S）随温度变化曲线，分析说明是否可行？                                    。

（4）某工厂用氨制硝酸，再进一步制NH₄NO₃。已知由NH₃制HNO₃时产率为88％，由NH₃被HNO₃的吸收率为98％。则该工厂用100吨氨最多能制硝酸铵          吨(计算结果保留整数)。

Answer

（1）①NaCl+H2SO4(浓)=NaHSO4+HCl↑

或2NaCl+H2SO4(浓) Na2SO4+2HCl↑

②Na2SO4+ 2C+CaCO3 CaS+Na2CO3+2CO2↑

（2）Ca(OH)2 NH3 ②NH3 + CO2 +NaCl +H2O = NaHCO3↓+ NH4Cl

（3）不可行, 因为KHCO3的溶解度较大，且在常温下与KCl溶解度相差小，在铵盐水碳酸化时无法大量析出。

（4）218

【解析】

试题分析：

（1）①根据难挥发性酸制备挥发性酸的原理，浓硫酸与氯化钠晶体反应生成HCl气体，反应方程式为：NaCl+H2SO4(浓)=NaHSO4+HCl↑或2NaCl+H2SO4(浓)==Na2SO4+2HCl↑(2分)；

②硫酸钠和焦炭、石灰石反应的产物之一为CaS，说明发生了氧化还原反应，S元素的化合价降低，Na2SO4作氧化剂，则作还原剂的为焦炭，C元素的化合价升高为+4价，由此可判断产物还有碳酸钠和二氧化碳，其反应方程式为Na2SO4+2C+CaCO3===CaS+Na2CO3+2CO2↑；

（2）①甲装置为煅烧石灰石生成氧化钙和二氧化碳的装置，生成的氧化钙与水反应生成氢氧化钙，所以C应为Ca（OH）2，Ca（OH）2加入到丁装置，与NH4Cl反应生成NH3，则D应为NH3；

②在溶液中足量的CO2和H2O及NH3会生成HCO3-，HCO3-再与Na+结合生成NaHCO3晶体，以沉淀的形式析出，反应式为：NaCl+CO2+H2O+NH3=NaHCO3↓+NH4Cl

（3）候氏制碱法的原理就是利用相同温度下溶解度差异进行的，由溶解曲线图可知KHCO3和NH4Cl的溶解度相差不大，当温度高于40℃时，由图象可知，降温结晶时会析出较多的KCl，因此此法不可以制K2CO3；

（4）设可制得nmol的NH4NO3，则被HNO3吸收的NH3为n/0.98mol，制HNO3的NH3为n/0.88mol；

可得：（n/0.98+n/0.88）×17===100×106，解出n=2728364.07mol，求算出NH4NO3的质量为80n克，再换算间位为吨即可，最终实际可得NH4NO3的质量约为218吨。

考点：联合制碱法的原料、反应式以及副产物的回收利用，如何提高原料的利用率