Question

5．純堿在日常生活和化學(xué)工業(yè)中用途很廣，如用于硬水軟化、洗滌劑生產(chǎn)、食品加工、石油精煉、粗鹽精制、玻璃制造等領(lǐng)域．工業(yè)上以食鹽、氨氣（主要由合成氨廠提供）和二氧化碳為主要原料生產(chǎn)純堿．其流程如下：

（1）鹽水精制的過(guò)程是除去溶液中各種雜質(zhì)的過(guò)程．為將鹽水中含有的Ca²⁺、Mg²⁺等沉淀，可以向其中加入過(guò)量純堿．此時(shí)將混合液中不溶物除去的方法是過(guò)濾，該操作中所用的儀器有鐵架臺(tái)（帶鐵圈）、燒杯等，還需要使用的儀器有漏斗、玻璃棒，溶液中多余的純堿可以加鹽酸試劑來(lái)除去．
（2）上述工藝流程中，加壓條件下通入二氧化碳進(jìn)行碳酸化時(shí)沒(méi)有析出碳酸鈉晶體，其原因是碳酸鈉溶解度比碳酸氫鈉大．整個(gè)過(guò)程中循環(huán)利用的物質(zhì)是NH₃、CO₂和NaCl（用化學(xué)式表示）．
（3）若采用上述流程生產(chǎn)106噸純堿，則理論上通入的二氧化碳的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）不得少于4.48×10⁷ L（不考慮二氧化碳的回收利用）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)過(guò)濾的原理分析，難溶物呈溶液中分離出的方法是過(guò)濾，根據(jù)過(guò)濾使用的儀器有濾紙、鐵架臺(tái)、鐵圈、燒杯、漏斗、玻璃棒等分析還需要使用的儀器，根據(jù)碳酸鈉的化學(xué)性質(zhì)和除雜的原理，提純的是氯化鈉，可以加鹽酸到不再產(chǎn)生氣體為止除去碳酸鈉；
（2）根據(jù)碳酸鈉、碳酸氫鈉的溶解度不同分析判斷；整個(gè)過(guò)程中循環(huán)利用的物質(zhì)是NH₃、CO₂和NaCl；
（3）根據(jù)制備碳酸氫鈉的化學(xué)方程式計(jì)算分析判斷．

解答 解：（1）鹽水精制的過(guò)程是除去溶液中各種雜質(zhì)的過(guò)程．為將鹽水中含有的Ca²⁺、Mg²⁺等沉淀，可以向其中加入過(guò)量純堿．此時(shí)將混合液中不溶物除去的方法是過(guò)濾，過(guò)濾時(shí)用漏斗做過(guò)慮器，燒杯用來(lái)盛母液和過(guò)慮后的液體，玻璃棒用來(lái)引流；鐵架臺(tái)用來(lái)固定漏斗，所以還需要使用的儀器有漏斗、玻璃棒，在濾液中加入鹽酸到不再產(chǎn)生氣體為止除去碳酸鈉，不引入新的雜質(zhì)，
故答案為：過(guò)濾；漏斗、玻璃棒；鹽酸；
（2）述工藝流程中，加壓條件下通入二氧化碳進(jìn)行碳酸化時(shí)沒(méi)有析出碳酸鈉晶體，是因?yàn)樘妓徕c溶解度比碳酸氫鈉大，所以不析出碳酸鈉晶體；碳酸氫鈉受熱分解生成二氧化碳和水、碳酸鈉，制得純堿的同時(shí)生成二氧化碳，氨鹽水碳酸化濾液加入氯化鈉，可得氯化銨和氯化鈉溶液，二氧化碳和氨氣、氯化鈉是制純堿的原料，所以可以循環(huán)利用的物質(zhì)為二氧化碳和氨氣、氯化鈉，
故答案為：碳酸鈉溶解度比碳酸氫鈉大；NH₃、CO₂和NaCl；
（3）若采用上述流程生產(chǎn)106噸純堿，則理論上通入的二氧化碳的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）不考慮二氧化碳的回收利用，可以根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算得到：
NH₃+H₂O+CO₂+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl；2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O；分析得到計(jì)算關(guān)系為：
2CO₂～2NaHCO₃～Na₂CO₃；
88            106
88噸          106噸
所以二氧化碳物質(zhì)的量=$\frac{88×1{0}^{6}g}{44g/mol}$=2×10⁶mol；
二氧化碳?xì)怏w的體積V=2×10⁶mol×22.4L/mol=4.48×10⁷L
故答案為：4.48×10⁷．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了純堿工業(yè)制取的工業(yè)流程分析，過(guò)程特征性質(zhì)的應(yīng)用，化學(xué)方程式的計(jì)算應(yīng)用，方法過(guò)程的比較分析判斷，掌握工業(yè)生產(chǎn)流程和注意問(wèn)題是解題關(guān)鍵，題目難度中等．