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    我国制碱工业的先驱--侯德榜先生,1939年发明了著名的侯氏制碱法,其核心反应原理可用如下化学方程式表示:
    NH3+CO2+NaCl+H2O═NH4Cl+NaHCO3(晶体),依据此原理,欲制得碳酸氢钠晶体,某校学生设计了如下实验装置,其中B装置中的试管内是溶有氨和氯化钠的溶液,且二者均已达到饱和.

    魔方格

    (1)A装置中所发生反应的离子方程式为______.C装置中稀硫酸的作用为______.
    (2)下表中所列出的是相关物质在不同温度下的溶解度数据(g/100g水)

    温度
    溶解度


    0℃ 10℃ 20℃ 30℃ 40℃ 50℃
    NaCl 35.7 35.8 36.0 36.3 36.6 37.0
    NaHCO3 6.9 8.1 9.6 11.1 12.7 14.5
    NH4Cl 29.4 33.3 37.2 41.4 45.8 50.4
    参照表中数据,请分析B装置中使用冰水的目的是______.
    (3)该校学生在检查完此套装置气密性后进行实验,结果没有得到碳酸氢钠晶体,指寻教师指出应在______装置之间(填写字母)连接一个盛有______的洗气装置,其作用是______.
    (4)若该校学生进行实验时,所用饱和食盐水中含NaCl的质量为5.85g,实验后得到干燥的NaHCO3晶体的质量为5.04g,则NaHCO3的产率为______.
    本题信息:2011年石景山区一模化学问答题难度较难 来源:未知
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本试题 “我国制碱工业的先驱--侯德榜先生,1939年发明了著名的侯氏制碱法,其核心反应原理可用如下化学方程式表示:NH3+CO2+NaCl+H2O═NH4Cl+NaHCO3(晶体),依据此原...” 主要考查您对

溶解度

工业生产纯碱

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溶解度:

(1)固体物质的溶解度:在一定温度下,某固态物质在100克溶剂里达到饱和状态时所溶解的质量,单位是g,符号用S表示。
表达式:

(2)气体的溶解度定义:指该气体在压强为101kPa,一定温度时,溶解在1体积水中达到饱和状态时气体的体积。

 溶解度曲线:

  1. 溶解度曲线由于固体物质的溶解度随温度变化而变化,这种变化可以用溶解度曲线来表示。我们用纵坐标表示溶解度,横坐标表示温度,绘出固体物质的溶解度随温度变化的曲线,这种曲线叫做溶解度曲线。
  2. 溶解度曲线的意义:  
    ①溶解度曲线上的点表示物质在该点所示温度下的溶解度,溶液所处的状态是饱和溶液。   
    ②溶解度曲线下面的面积上的点,表示溶液所处的状态是不饱和状态,依其数据配制的溶液为对应湿度时的不饱和溶液。   
    ③溶解度曲线上面的面积上的点,依其数据配制的溶液为对应温度时的饱和溶液,且该溶质有剩余。   
    ④两条溶解度曲线的交点,表示在该点所示的温度下,两种物质的溶解度相等。

溶解度的影响因素:

  1. 固体物质溶解度的影响因素:溶质,溶剂的种类,温度
  2. 气体物质溶解度的影响因素:溶质,溶剂的种类,温度,压强

溶解度与温度的关系:

(1)固体物质的溶解度一般随温度的升高而增大,个别物质反常,如Ca(OH)2
(2)气体物质的溶解度,一般随温度升高而减小,随压强增大而增大。常见的可溶性气体(常温、常压时的体积数):NH3 (700),HCl(0℃时500),HBr、HI亦易溶,SO2(40),C12 (2).H2S(2.6),CO2(1)。难溶气体:H2、CO、NO。有机物中:HCHO易溶,C2H2微溶,CH4、C2H4难溶。

a.大部分固体物质的溶解度随温度的升高而增大,如KNO3、NaNO3等。
b.少数固体物质的溶解度受温度影响很小,如 NaCl。
c.极少数固体物质的溶解度随温度的升高而减小,如 Ca(OH)2


饱和溶液与不饱和溶液、过饱和溶液:

过饱和溶液:一定温度、压力下,当溶液中溶质的浓度已超过该温度、压力下溶质的溶解度,而溶质仍不析出的现象叫过饱和现象,此时的溶液称为过饱和溶液。
饱和溶液:在一定温度下,向一定量溶剂里加入某种溶质,当溶质不能继续溶解时,所得的溶液叫做这种溶质的饱和溶液。
不饱和溶液:在一定温度下,在一定量的溶剂里,还能再溶解某种物质的溶液叫做这种溶质的不饱和溶液。


溶解度曲线:

溶解度曲线的意义:

①表示同一种物质在不同温度时的溶解度;
②表示不同物质在同一温度时的溶解度,可以比较同一温度时,不同物质的溶解度的大小。若两种物质的溶解度曲线相交,则在该温度下两种物质的溶解度相等;
③根据溶解度曲线可以确定从饱和溶液中析出晶体或进行混合物分离提纯的方法;
④根据溶解度曲线能进行有关的计算。

溶解度曲线变化规律:

1.大多数固体物质的溶解度随湿度升高而增大,曲线为"陡升型",如硝酸钾。   
2.少数固体物质的溶解度受湿度的影响很小,曲线为"缓升型",如氯化钠。   
3.极少数固体物质的溶解度随湿度的升高而减小,曲线为"下降型",如氢氧化钙。   
4.气体物质的溶解度均随湿度的升高而减小(纵坐标表示体积),曲线也为"下降型",如氧气。   

溶解度曲线的应用:   

1.查找指定温度时物质的溶解度,并根据溶解度判断溶解性。   
2.比较相同湿度时(或一定湿度范围内)不同物质溶解度的大小。   
3.比较和确定物质的溶解度受温度影响的程度,并据此确定物质结晶或混合物分离提纯的方法。   
4.确定溶液的状态(饱和与不饱和)。

溶解度曲线上的点的意义:

①溶解度曲线上的点表示物质在该点所示温度下的溶解度,溶液所处的状态是饱和溶液。  
②溶解度曲线下面的面积上的点,表示溶液所处的状态是不饱和状态,依其数据配制的溶液为对应湿度时的不饱和溶液。  
③溶解度曲线上面的面积上的点,依其数据配制的溶液为对应温度时的饱和溶液,且该溶质有剩余。  
④两条溶解度曲线的交点,表示在该点所示的温度下,两种物质的溶解度相等。


有关溶解度的计算:

某温度下,


工业生产纯碱:

纯碱(学名碳酸钠)实际上是盐,由于它在水中发生水解作用而使溶液呈碱性。纯碱易溶于水,呈强碱性,能提供
Na+离子。这些性质使它们被广泛地用于制玻璃、肥皂、纺织、印染、漂白、造纸、精制石油、冶金及其他化学工业等各部门中。
碳酸钠在自然界中存在相当广泛。一些生长在盐碱地和海岸附近的植物中含有碳酸钠,可以从植物的灰烬中提取;当冬季来临时,碱湖中所含的碳酸钠结晶析出,经过简单的加工就可以使用。
世界上最早是通过路布兰法实现了碳酸钠的工业生产。其生产原理是:
用硫酸将食盐转变成硫酸钠
NaCl+H2SO4NaHSO4+HCl↑NaCl+NaHSO4Na2SO4+HCl↑
将硫酸钠与木炭、石灰石一起加热,反应生成碳酸钠和硫化钙 
Na2SO4+2CNa2S+2CO2↑   Na2S+CaCO3Na2CO3+CaS
存在原料利用不充分、成本较高、设备腐蚀严重等

氨碱法生产硫酸:

氨碱法是由比利时人索尔维发明的,所以,氨碱法也称为索尔维制碱法。氨碱法的原料也是氯化钠和碳酸钙,不同的是它还使用了炼焦的副产品氨。
原料:CaCO3、NaCl、NH3 
1.生成碳酸氢钠和氯气铵
将CO2通入含NH3的饱和NaCl溶液中 
NH3+CO2+H2O==NH4HCO3  NaCl+NH4HCO3==NaHCO3↓+NH4Cl 
2.抽取碳酸钠2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O↑
氨碱法生产原理:

氨碱法的优点:原料便宜易得,氨和部分二氧化碳可循环利用,产品纯度高,步骤简单。氨碱法的缺点:副产物氯化钙的处理问题,氯化钠的利用率低。 

联合制碱法:
 
我国化学侯德榜(下图)改革国外的纯碱生产工艺,生产流程可简要表示如下:

(1)上述生产纯碱的方法称联合制碱法或侯德榜制碱法,副产品的一种用途为化肥或电解液或焊药等。
(2)沉淀池中发生的化学反应方程式是NH3+CO2+H2O+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓或NH3+CO2+H2O=NH4HCO3     NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl。
(3)写出上述流程中X物质的分子式CO2
(4)使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上,主要是设计了I 的循环。从沉淀池中取出沉淀的操作是过滤
(5)为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠,可取少量试样溶于水后,再滴加稀硝酸和硝酸银溶液
(6)向母液中通氨气,加入细小食盐颗粒,冷却析出副产品,通氨气的作用是:
①增大NH4+的浓度,使NH4Cl更多地析出②使NaHCO3转化为Na2CO3,提高析出的NH4Cl纯度
联合法综合利用了合成氨的原料,提高了氯化钠的利用率,减少了环境污染。
NH3、CO2都来自于合成氨工艺;这样NH4Cl就成为另一产品化肥。综合利用原料、降低成本、减少环境污染,NaCl利用率达96%。



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