纯碱（化学式为Na2CO3）是一种重要的化工原料。现代化工生产有三种工艺：一、布兰制碱法。以食盐为原料制碱，该法分三步：①用氯化钠与硫酸反应制硫酸钠：2NaCl

题型：不详难度：来源：

纯碱（化学式为Na₂CO₃）是一种重要的化工原料。现代化工生产有三种工艺：
一、布兰制碱法。以食盐为原料制碱，该法分三步：
①用氯化钠与硫酸反应制硫酸钠：2NaCl+H₂SO₄=Na₂SO₄+2HCl；
②用焦炭还原硫酸钠得硫化钠：Na₂SO₄+4C=Na₂S+4CO↑
③用硫化钠与石灰石反应制碳酸钠：Na₂S+CaCO₃=Na₂CO₃+CaS
二、氨碱法即索尔维制碱法。以食盐、氨、二氧化碳为原料，其反应也分三步进行：
①NH₃+CO₂+H₂O=NH₄HCO₃
②NH₄HCO₃+NaCl=NaHCO₃+NH₄Cl
③2NaHCO₃=Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O
三、候氏制碱法。低温下先向饱和食盐水中通入氨气，再通入二氧化碳可析出碳酸氢钠，再加入细盐末，因同离子效应，低温氯化铵溶解度突然降低，而食盐的溶解度变化不大，所以氯化铵析出而食盐不析出；再用氨饱和后通二氧化碳，结果往返析出NaHCO₃和NH₄Cl。该法生产的纯碱质量优良，纯白如雪。
（1）通过三种方法的比较，布兰制碱法工艺的缺点有                                           (写两点)。
（2）氨碱法工艺的中循环利用的物质是        (填化学式)；产品的副产物NH₄Cl既可以做氮肥又可以重新生成氨气。写出NH₄Cl与生石灰反应的化学方程式          。
（3）候氏制碱法反应的方程式为                                           。
（4）为什么候氏制碱法工艺中先向饱和食盐水中通入氨气，再通入二氧化碳。理由是                                                     (写两点)。
（5）候氏制碱法产品纯碱中含有碳酸氢钠。如果用加热分解的方法测定纯碱中碳酸氢钠的质量分数，用m₁表示加热前纯碱样品的质量，m₂表示加热后固体的质量。则纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为：                          。

答案

（1）生产时需要高温；硫酸对设备腐蚀严重；CaS废弃物长期堆积臭气四溢；成本较高。(4分，答出以上任意两点各2分，其他合理答案均给分)
（2）CO₂(1分)    2NH₄Cl+CaO 2NH₃↑+CaCl₂+H₂O(2分)
（3）NaCl+CO₂+NH₃+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl(2分)
（4）CO₂在水中的溶解度较小，吸收率低；后通入CO₂保证全部生成NaHCO₃(4分，答出以上任意两点各2分，其他合理答案均给分)
（5）(2分)

解析

试题分析：（1）布兰制碱法工艺的缺点有焦炭还原硫酸钠时需要高温；硫酸对设备腐蚀严重；CaS废弃物长期堆积臭气四溢；成本较高等；
（2）从化学方程式中得出氨碱法工艺的中循环利用的物质是CO₂；氯化铵与生石灰反应生成氨气、氯化钙、水，化学方程式为2NH₄Cl+CaO 2NH₃↑+CaCl₂+H₂O；
（3）候氏制碱法的原理是向饱和食盐水中通入氨气，再通入二氧化碳可析出碳酸氢钠，所以化学方程式为NaCl+CO₂+NH₃+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl ；
（4）因为二氧化碳在水中的溶解度较小，不易生成碳酸氢钠，所以先通入氨气，使溶液呈碱性，再通入二氧化碳可增大二氧化碳的吸收量从而生产碳酸氢钠；
（5）碳酸氢钠受热易分解，生成碳酸钠、水和二氧化碳，最终该固体为碳酸钠，所以质量减轻（m₁-m₂）g，每消耗168g碳酸氢钠，固体质量减轻62g，所以固体中碳酸氢钠的质量是168（m₁-m₂）/62g,所以样品中碳酸氢钠的质量分数是168（m₁-m₂）/62/m=。