Question

氨是一種重要的化工原料，能制備氮肥、硝酸和純堿等．
（1）我國化學(xué)家侯德榜改革國外的純堿生產(chǎn)工藝，采用聯(lián)合制堿法，生產(chǎn)流程可簡要表示如下：

①寫出上述流程中X物質(zhì)的分子式

 

．
②沉淀池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是

 

．
③向母液中通入氨氣，加入細(xì)小食鹽顆粒，冷卻析出副產(chǎn)品，通入氨氣的作用有

 

．
a．增大NH₄⁺的濃度，使NH₄Cl更多地析出
b．使NaHCO₃更多地析出
c．使NaHCO₃轉(zhuǎn)化為Na₂CO₃，提高析出的NH₄Cl純度
（2）某工廠用氨制硝酸，再進(jìn)一步制NH₄NO₃．已知由NH₃制HNO₃時(shí)產(chǎn)率為88%，由NH₃被HNO₃的吸收率為98%．則該工廠用100噸氨最多能制硝酸銨

 

噸．

Answer 1

考點(diǎn)：純堿工業(yè)（侯氏制堿法）,氨的化學(xué)性質(zhì)

專題：氮族元素

分析：（1）①循環(huán)Ⅱ是利用碳酸氫鈉分解生成的二氧化碳通入沉淀池循環(huán)使用；
②根據(jù)聯(lián)合制堿法的原料為氨氣、二氧化碳和飽和氯化鈉，寫出化學(xué)方程式；
③根據(jù)反應(yīng)方程式確定母液中的溶質(zhì)，銨根離子濃度越大越有利于氯化銨析出；
（2）設(shè)出制備出的硝酸銨的物質(zhì)的量為Xmol，然后根據(jù)在反應(yīng)過程中的損耗，將NH₄NO₃時(shí)所需的NH₃的物質(zhì)的量和制備HNO₃時(shí)所需的NH₃的分別表示出，質(zhì)量共為100t，據(jù)此求算．

解答： 解：聯(lián)合制堿法的原料為氨氣、二氧化碳和飽和氯化鈉，反應(yīng)過程是向氨化的飽和氯化鈉溶液中通入二氧化碳?xì)怏w沒說錯(cuò)碳酸氫鈉晶體和氯化銨溶液，過濾得到碳酸氫鈉固體，加熱分解得到純堿；
（1）①在聯(lián)合制堿法中二氧化碳是反應(yīng)的原料同時(shí)也是反應(yīng)的副產(chǎn)物，可以循環(huán)利用，故答案為：CO₂；
②沉淀池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為飽和食鹽水中通入氨氣和二氧化碳析出碳酸氫鈉晶體，反應(yīng)方程式為NH₃+H₂O+CO₂+NaCl=NH₄Cl+NaHCO₃↓，
故答案為：NH₃+H₂O+CO₂+NaCl=NH₄Cl+NaHCO₃↓；
③根據(jù)NH₃+H₂O+CO₂+NaCl═NH₄Cl+NaHCO₃↓及流程圖知，母液中溶質(zhì)為氯化銨，向母液中通氨氣加入細(xì)小食鹽顆粒，冷卻析出副產(chǎn)品，通入的氨氣和水反應(yīng)生成一水合氨，一水合氨電離出銨根離子，銨根離子濃度增大有利于析出氯化銨，而且NH₃?H₂O能使NaHCO₃轉(zhuǎn)化為Na₂CO₃，提高析出的NH₄Cl純度，故選ac；
（2）設(shè)制備出的NH₄NO₃的物質(zhì)的量為Xmol．
根據(jù)反應(yīng)NH₃+HNO₃=NH₄NO₃可知：NH₃ ～NH₄NO₃，由于NH₃被HNO₃的吸收率為98%，故在此反應(yīng)中所需的NH₃的物質(zhì)的量為

X

98%

=1.02Xmol；
同時(shí)據(jù)反應(yīng)可知：NH₃ ～HNO₃～NH₄NO₃，而由NH₃制HNO₃時(shí)產(chǎn)率為88%，故生成XmolNH₄NO₃，需要的制備硝酸的NH₃的物質(zhì)的量為

X

88%

=1.14Xmol．
即制得XmolNH₄NO₃所需的氨氣的物質(zhì)的量為（1.02X+1.136X）mol．
根據(jù)氨氣的質(zhì)量為100t即10⁸g，可有：（1.02X+1.136X）mol×17g/mol=10⁸g
解得X=2728364.07mol
NH₄NO₃的質(zhì)量m=nM=2728364.07mol×80g/mol=218.2t，
故答案為：218.2．

點(diǎn)評：本題主要考察了聯(lián)合制堿法的原料、反應(yīng)式以及副產(chǎn)物的回收利用，如何提高原料的利用率、檢驗(yàn)氯離子的方法是關(guān)鍵．