Question

【題目】碳酸鈉廣泛用于造紙、紡織、玻璃、洗滌劑、肥皂、制革等工業(yè)，是一種重要的化工原料。呂布蘭、索爾維和侯德榜為碳酸鈉的工業(yè)化生產(chǎn)作出了巨大貢獻(xiàn)。

Ⅰ、呂布蘭法

1789年，法國(guó)醫(yī)生呂布蘭（N.Leblanc，1742—1806）以食鹽、濃硫酸，木炭和石灰石為原料，開(kāi)創(chuàng)了規(guī)模化工業(yè)制取碳酸鈉的先河，具體流程如下：

（1）碳酸鈉俗稱______。

（2）在高溫條件下，②中發(fā)生兩步反應(yīng)，其中一步是Na2SO4和木炭生成Na2S和CO，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______。

（3）③中“水浸”時(shí)通常需要攪拌，其目的是______。

（4）不斷有科學(xué)家對(duì)呂布蘭法進(jìn)行改進(jìn)，是因?yàn)榇朔ㄓ忻黠@不足，請(qǐng)寫(xiě)出一條不足之處______。

Ⅱ、索爾維法

1892年，比利時(shí)工程師索爾維發(fā)明氨堿法制碳酸鈉，又稱索爾維法。原理如下：NaCl+CO2+NH3+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl，2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O。某興趣小組采用下列裝置模擬索爾維法制備碳酸氫鈉，進(jìn)而制得碳酸鈉。

實(shí)驗(yàn)操作如下：

①關(guān)閉K1，打開(kāi)K2通入NH3，調(diào)節(jié)氣流速率，待其穩(wěn)定后，打開(kāi)K1通入CO2；

②待三頸燒瓶?jī)?nèi)出現(xiàn)較多固體時(shí)，關(guān)閉K2停止通NH3，一段時(shí)間后，關(guān)閉K1停止通CO2；

③將三頸燒瓶?jī)?nèi)的反應(yīng)混合物過(guò)濾、洗滌、低溫干燥，并將所得固體置于敞口容器中加熱，記錄剩余固體質(zhì)量。

加熱時(shí)間/min	t0	t1	t2	t3	t4	t5
剩余固體質(zhì)量/g	未記錄	15.3	13.7	11.9	10.6	10.6

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(5)飽和NaHCO3溶液的作用是除去CO2中混有的HCl，反應(yīng)的化學(xué)方程式為______。

(6)三頸燒瓶上連接的長(zhǎng)頸漏斗的主要作用是______，有同學(xué)認(rèn)為應(yīng)該在長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)放置一團(tuán)蘸有酸液的棉花，理由是______；關(guān)閉K2停止通NH3后，還要繼續(xù)通一段時(shí)間

CO2，其目的是______。

(7)根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄，計(jì)算t2時(shí)NaHCO3固體的分解率______（已分解的NaHCO3質(zhì)量與加熱前原NaHCO3質(zhì)量的比值），請(qǐng)寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程。若加熱前NaHCO3固體中還存在少量NaCl，上述計(jì)算結(jié)果將_____（填“偏大”、“偏小”或“無(wú)影響”）。

(8)制堿技術(shù)在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)把持在英、法等西方國(guó)家手中，我國(guó)化學(xué)工程專(zhuān)家侯德榜先生獨(dú)立摸索出索爾維法并公布于眾，又于1943年創(chuàng)造性地將制堿與制氨兩種工藝聯(lián)合起來(lái)，基本消除廢棄物的排放，同時(shí)生產(chǎn)出碳酸鈉和氯化銨兩種產(chǎn)品，這就是著名的候氏制堿法。下列認(rèn)識(shí)或理解正確的是______。

①科學(xué)認(rèn)識(shí)是在曲折的、艱辛的積累過(guò)程中不斷進(jìn)步的；

②“科技興邦、實(shí)業(yè)救國(guó)”是侯德榜先生回國(guó)研究的巨大動(dòng)力；

③侯氏制堿法大大提高了原料的作用率，它符合當(dāng)今“綠色化學(xué)”的理念。

Answer 1

【答案】純堿Na2SO4+CNa2S+4CO↑加快溶解速率，使Na2CO3充分溶解在水中會(huì)有CO氣體產(chǎn)生，污染空氣NaHCO3+HCl=NaCl+ CO2↑+H2O控制瓶?jī)?nèi)的氣壓與外界大氣壓一致吸收氨氣、防止污染空氣使氨氣充分反應(yīng)24.2%（過(guò)程略）偏小①②③

【解析】

（1）碳酸鈉俗稱純堿。（2）根據(jù)題意，反應(yīng)物是Na2SO4和木炭，生成物是Na2S和CO，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Na2SO4+CNa2S+4CO↑（3）③中“水浸”時(shí)通常需要攪拌，其目的是加快溶解速率，使Na2CO3充分溶解在水中。（4）呂布蘭法有一氧化碳?xì)怏w生成，會(huì)污染空氣。(5)HCl易溶于水形成鹽酸，與碳酸氫鈉反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NaHCO3+HCl=NaCl+ CO2↑+H2O(6)三頸燒瓶上連接的長(zhǎng)頸漏斗的主要作用是控制瓶?jī)?nèi)的氣壓與外界大氣壓一致。NH3是一種有刺激性氣味的氣體，可在長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)放置一團(tuán)蘸有酸液的棉花，以吸收氨氣，防止污染空氣。關(guān)閉K2停止通NH3后，還要繼續(xù)通一段時(shí)間CO2，其目的是使氨氣充分反應(yīng)。(7)根據(jù)表中提供的數(shù)據(jù)，10.6g是生成的碳酸鈉的質(zhì)量，設(shè)反應(yīng)前碳酸氫鈉的質(zhì)量是x，則

t2時(shí)固體剩余物的質(zhì)量是15.3g,設(shè)此時(shí)發(fā)生分解反應(yīng)的碳酸氫鈉的質(zhì)量是y，

t2時(shí)NaHCO3的分解率:×100%≈24.2%

若加熱前NaHCO3固體中還存在少量NaCl，則反應(yīng)后剩余固體質(zhì)量偏小，NaHCO3的分解率會(huì)偏小。

(8)①科學(xué)認(rèn)識(shí)是在曲折的、艱辛的積累過(guò)程中不斷進(jìn)步的，此說(shuō)法正確；②“科技興邦、實(shí)業(yè)救國(guó)”是侯德榜先生回國(guó)研究的巨大動(dòng)力，此說(shuō)法正確；③侯氏制堿法大大提高了原料的作用率，它符合當(dāng)今“綠色化學(xué)”的理念，此說(shuō)法正確。故選①②③。