碳酸钠广泛用于造纸、纺织、玻璃、洗涤剂、肥皂、制革等工业,是一种重要的化工原料。吕布兰、索尔维和侯德榜为碳酸钠的工业化生产作出了巨大贡献。
I、吕布兰法
1789年,法国医生吕布兰(N.Leblanc,1742﹣1806)以食盐、浓硫酸、木炭和石灰石为原料,开创了规模化工业制取碳酸钠的先河,具体流程如图:
(1)碳酸钠俗称 。
(2)在高温条件下,②中发生两步反应,其中一步是Na2SO4和木炭生成Na2S和CO,该反应的化学方程式为
(3)③中“水浸”时通常需要搅拌,其目的是
(4)不断有科学家对吕布兰法进行改进,是因为此法有明显不足,请写出一条不足之处 。
Ⅱ、索尔维法
1892年,比利时工程师索尔维发明氨碱法制碳酸钠,又称索尔维法。原理如下:
NaCl+NH3+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl
2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
某兴趣小组采用下列装置模拟索尔维法制备碳酸氢钠,进而制得碳酸钠。
实验操作如下:
①关闭K1,打开K2通入NH3,调节气流速率,待其稳定后,打开K1通入CO2;
②待三颈烧瓶内出现较多固体时,关闭K2停止通NH3,一段时间后,关闭K1停止通CO2;
③将三颈烧瓶内的反应混合物过滤、洗涤、低温干燥,并将所得固体置于敞口容器中加热,记录剩余固体质量。
加热时间/min |
t0 |
t1 |
t2 |
t3 |
t4 |
t5 |
剩余固体质量/g |
未记录 |
15.3 |
13.7 |
11.9 |
10.6 |
10.6 |
请回答下列问题:
(5)饱和 NaHCO3溶液的作用是除去CO2中混有的HCl,反应的化学方程式为 ;
(6)三颈烧瓶上连接的长颈漏斗的主要作用是 ,有同学认为应该在长颈漏斗内放置一团蘸有酸液的棉花,理由是 ;关闭K2停止通NH3后,还要继续通一段时间CO2,其目的是 ;
(7)根据实验记录,计算t2时 NaHCO3固体的分解率(已分解的 NaHCO3质量与加热前原NaHCO3质量的比值),请写出计算过程。
若加热前 NaHCO3固体中还存在少量NaCl,上述计算结果将 (填“偏大”、“偏小或“无影响”)。
(8)制碱技术在很长一段时间内把持在英、法等西方国家手中,我国化学工程专家侯德榜先生独立摸索出索尔维法并公布与众,又于1943年创造性地将制碱与制氨两种工艺联合起来,基本消除废弃物的排放,同时生产出碳酸钠和氯化铵两种产品,这就是著名的侯氏制碱法。下列认识或理解正确的是
①科学认识是在曲折的、艰辛的积累过程中不断进步的;
②“科技兴邦、实业救国”是侯德榜先生回国研究的巨大动力;
③侯氏制碱法大大提高了原料的利用率,它符合当今“绿色化学”的理念。
实验是学习化学的一条重要途径,正确的实验操作是实验成功的关键。造成下列实验后果的原因可能是:
(1)加热固体时试管炸裂 ;
(2)用高锰酸钾制取氧气,水槽中的水变成了紫红色: ;
(3)在测定空气中氧气含量的实验中,结果偏低 。
某同学用盐酸与氢氧化钠按照如图的方式进行中和反应实验.
(1)反应的化学方程式为 ;
(2)向烧杯中逐滴滴入盐酸至过量,在这个过程中,能够说明盐酸与氢氧化钠发生了化学反应的实验现象是 .
(3)以下证明盐酸过量的操作及实验现象的叙述正确的是 (填字母代号).
A.滴加石蕊溶液,搅拌后溶液变蓝
B.滴加氢氧化钠溶液,搅拌后溶液颜色不变
C.加入蒸馏水,搅拌后溶液颜色不变
D.加入金属Zn片,产生气泡.
人类生活离不开水,某中学研究性学习小组对附近河流水质的状况进行相关的调查研究.
(1)要除去水样中的不溶物,可采取的操作是 ;
(2)完成(1)中的操作后,检验所得水样属于硬水还是软水,可用的物质是 ;
(3)完成(2)中的操作后,测定水样为硬水,则日常生活中将它转化为软水的方法是 ;
(4)爱护水资源是每个公民的责任和义务,下列行为属于节约用水的是 (填字母代号)
A.农业和园林浇灌改大水浸灌为喷灌 B.洗菜的水用来浇花
C.用自来水不断为西瓜冲水降温 D.用工业废水浇地.
西沙群岛及附近海域是我国神圣不可侵犯的领域,海底蕴含着大量的可燃冰,可燃冰的主要成分是甲烷水合物.请你回答下列问题:
(1)可燃冰属于 (填“可再生”或“不可再生”)能源;
(2)甲烷燃烧的化学方程式为 ;
(3)甲烷是重要的化工原料,一定条件下与CO2反应生成CO和H2,CO和H2又可化合成液体燃料CH3OH,则参加反应的CO和H2的分子数之比为 .
铜是一种常见的金属,在生活、生产中有广泛的应用.
(1)电气工业上常用铜作电缆的内芯,是利用铜具有良好的 性;
(2)铜是一种不活泼的金属,但铜制品长期露置在潮湿空气中,表面变绿色,即生成了"铜绿"[化学式:Cu x(OH) yCO 3].
小明和小丽为了探究"铜绿"的组成,查阅资料:"铜绿"受热易分解生成CuO、CO 2和H 2O.他们进行如下实验:称取22.2克"铜绿",充分加热至固体质量不再改变,把产生的气体全部依次通过足量浓硫酸和足量氢氧化钠的溶液,发现浓硫酸增重1.8克,氢氧化钠溶液增重4.4克.
根据以上实验.他们推断出:x= ,y= ;铜与潮湿空气中变成"铜绿"的化学方程式是 ;
(3)小明和小丽分别取24.0克氧化铜,用CO还原制铜,小明得到19.2克红色固体,小丽得到20.8克红色固体.他们质疑:为什么两人得到的红色固体质量不相等?
查阅资料:
Ⅰ.CO还原CuO时也可产生红色的氧化亚铜(Cu 2O)
Ⅱ.Cu 2O+H 2SO 4(稀)═Cu+CuSO 4+H 2O
他们分析推断:
①一致认为 (填"小明"或"小丽")的产物中没有Cu 2O;
②用CO还原a克Cuo得到红色固体b克,若红色固体为Cu和Cu 2O的混合物,则a与b的数量关系是 ;
③还可以简单的实验验证红色固体是否有Cu 2O,请简述操作、现象及结论: .