返回

高中三年级化学

首页
首页 高中三年级化学知识 工业生产纯碱 氯碱工业 工业生产其他物质（工业制备碳酸锂，硫酸钡等化工原理） 试题正文
  • 填空题
    [三选一选修2：化学与技术]
    NaCl是价廉且应用广泛的化工业原料，例如，纯碱工业、氯碱工业、氯酸钾工业、肥皂工业等。
    （1）19世纪60年代氨碱法是纯碱工业广泛使用的方法，20世纪20年代以后被联合制碱法逐渐取代。
    ①请写出以NaCl为原料利用氨碱法生产纯碱的化学方程式_______ ；
    ②在联合制碱法中，纯碱工厂与__________工厂进行联合生产，以方便的获得原料____________ ；
    ③在联合制碱法中循环使用，而在氨碱法中循环使用率不高的物质是____________。
    （2）氯酸钾是重要的化工业产品，在火柴、炸药、雷管、焰火等制造中有重要应用，工业中首先通过电解热食盐水制得氯酸钠，再加入一定量的氯化钾即可得到氯酸钾沉淀。
    ①在火柴、炸药、雷管、焰火的制造过程中大量使用氯酸钾，主要应用氯酸钾的_________性；
    ②请写出电解食盐水生产氯酸钠的化学方程式___________，该工艺过程中使用的装置与氯碱工业中使用的装置主要区别有______________（请答出两点）；
    （3）在肥皂的工业生成过程中，也要使用NaCl的目的是___________。
    本题信息：2012年辽宁省模拟题化学填空题难度较难 来源:杨云霞
  • 本题答案
    查看答案
本试题 “[三选一选修2：化学与技术]NaCl是价廉且应用广泛的化工业原料，例如，纯碱工业、氯碱工业、氯酸钾工业、肥皂工业等。（1）19世纪60年代氨碱法是纯碱工业广泛...” 主要考查您对

工业生产纯碱

氯碱工业

工业生产其他物质（工业制备碳酸锂，硫酸钡等化工原理）

等考点的理解。关于这些考点您可以点击下面的选项卡查看详细档案。
  • 工业生产纯碱
  • 氯碱工业
  • 工业生产其他物质（工业制备碳酸锂，硫酸钡等化工原理）
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％。



氯碱工业:

1.离子交换膜法电解制碱的主要生产流程可以简单表示如下图所示：

电解法制碱的主要原料是饱和食盐水，由于粗盐水中含有泥沙，精制食盐水时经常进行以下措施
(1)过滤海水　　
(2)加入过量氢氧化钠，去除钙、镁离子，过滤 Ca2++2OH-=Ca(OH)2（微溶） Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓ 　　
(3)加入过量氯化钡，去除硫酸根离子，过滤　Ba2++SO42-=BaSO4↓ 　　
(4)加入过量碳酸钠，去除钙离子、过量钡离子，过滤　Ca2++CO32-=CaCO3↓ 　Ba2++CO32-=BaCO3↓ 　　
(5)加入适量盐酸，去除过量碳酸根离子　2H++CO32-=CO2↑+H2O 　　
(6)加热驱除二氧化碳　　
(7)送入离子交换塔，进一步去除钙、镁离子　　
(8)电解 2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH 离子交换膜法制碱技术，具有设备占地面积小、能连续生产、生产能力大、产品质量高、能适应电流波动、能耗低、污染小等优点，是氯碱工业发展的方向。
2.以氯碱工业为基础的化工生产
NaOH、Cl2和H2都是重要的化工生产原料，可以进一步加工成多种化工产品，广泛用于各工业。所以氯碱工业及相关产品几乎涉及国民经济及人民生活的各个领域。
由电解槽流出的阴极液中含有30％的NaOH，称为液碱，液碱经蒸发、结晶可以得到固碱。阴极区的另一产物湿氢气经冷却、洗涤、压缩后被送往氢气贮柜。阳极区产物湿氯气经冷却、干燥、净化、压缩后可得到液氯。　　
2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O 　H2O+Cl2=HCl+HClO 　H2+Cl2=2HCl 　2NaOH+CO2=Na2CO3(苏打)+H2O 　NaOH+CO2=NaHCO3(小苏打)
随着人们环境保护意识的增强，对以氯碱工业为基础的化工生产过程中所造成的污染及其产品对环境造成的影响越来越重视。
化工生产过程中的基本问题：

1．确定化工生产的最佳过程
确定化工生产反应原理与过程的一般方法：对于某一具体的化工产品，研究生产过程要从产品的化学组成和性质考虑，来确定原料和生产路线。
①分析产品的化学组成，据此确定生产产品的主要原料；
②分析产品与生产原料之间关键元素的性质，确定主要生产步骤；
③分析生产原料的性质．确定反应原理。
2．选择化工生产的最佳原料
选择原料首先要考虑化学反应原理，此外还要考虑厂址选择、原料供应、能源供应、工业用水供应、产品存储、产品运输、产品预处理成本、环境保护等。
3．控制最佳化学反应条件
控制反应条件是取得化工生产最佳综合效益的重要环节之一。控制反应条件要应用化学反应速率理论和化学平衡原理，结合具体化学反应的特点以及生产技术和设备条件、能源消耗等，控制最佳化学反应速率和反应物的平衡转化率。
4．科学治理工业“三废”
“三废”主要是指废气、废液和废渣。治理“三废” 首先要从设计生产工艺与选择原料做起，即从源头上解决问题；其次是把好排放关，对排出的“三废”的处理，要尽最大努力使其资源化，最低要求是无害化。
5．充分利用“废热”
通过热交换或其他方式利用化学反应所放出的热量。

硫代硫酸钠的工业制法：

(1)亚硫酸钠　
将纯碱溶解后，与（硫磺燃烧生成的）二氧化硫作用生成亚硫酸钠，再加入硫磺沸腾反应，经过滤、浓缩、结晶，制得硫代硫酸钠。　　
Na2CO3+SO2==Na2SO3+CO2 　　Na2SO3+S+5H2O==Na2S2O3·5H2O 　　
(2)硫化碱法　
利用硫化碱蒸发残渣、硫化钡废水中的碳酸钠和硫化钠与硫磺废气中的二氧化硫反应，经吸硫、蒸发、结晶，制得硫代硫酸钠。　
2Na2S+Na2CO3+4SO2==3Na2S2O3+CO2 　　
(3)氧化、亚硫酸钠和重结晶法　
由含硫化钠、亚硫酸钠和烧碱的液体经加硫、氧化；亚硫酸氢钠经加硫及粗制硫代硫酸钠重结晶三者所得硫代硫酸钠混合、浓缩、结晶，制得硫代硫酸钠。　　
2Na2S+2S＋3O2==2Na2S2O3 　　Na2SO3+S==Na2S2O3 　　
(4)重结晶法　
将粗制硫代硫酸钠晶体溶解（或用粗制硫代硫酸钠溶液），经除杂，浓缩、结晶，制得硫代硫酸钠。
砷碱法净化气体副产　利用焦炉煤气砷碱法脱硫过程中的下脚（含Na2S2O3），经吸滤、浓缩、结晶后，制得硫代硫酸钠。

高锰酸钾的工业制法：

工业上利用二氧化锰制备高锰酸钾，其步骤是
(1)二氧化锰与氢氧化钾共熔并通入氧气：2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O
(2)电解锰酸钾溶液：2K2MnO4+2H2O2KMnO4+H2↑+2KOH
高锰酸钾常见的制备方法有以下两矿石中取得的二氧化锰和氢氧化钾在空气中或混合硝酸钾（提供氧气）加热，产生锰酸钾，再于碱性溶液中与氧化剂进行电解氧化得到高锰酸钾。　　2MnO2+4KOH+O2→2K2MnO4+2H2O 　　2K2MnO4+Cl2→2KMnO4+2KCl 　　
也可以用MnSO4在酸性环境中和二氧化铅（PbO2）或铋酸钠（NaBiO3）等强氧化剂反应产生。此反应也用于检验二价锰离子的存在，因为高锰酸钾的颜色明显种：
①法一：以MnO2（软锰矿）为原料制KMnO4
第一步：Mn(IV)→Mn(VI) 2MnO2+4KOH+O2====2K2MnO4+2H2O
第二步：CO2歧化K2MnO4 K2MnO4+2CO2====2KMnO4+MnO2+2K2CO3
这种制备方法的最高产率为66.7% 法
②电解法：阳极：2MnO42--2e-→2MnO4- 阴极：2H2O+2e-→H2↑+2OH- 总电解反应方程式为2K2MnO4+2H2O→2KMnO4+2KOH+H2↑
理论产率可达100%

纯硅的制取：

工业上在电炉内，用硅石和碳反应得粗硅和一氧化碳，然后用粗硅和氯气反应得四氯化硅，再用四氯化硅和氢气反应的纯硅和氯化氢，这样就完成硅的制造。（第一步完全相同，第二部有三种方法，工业上用的的是西门子的方法，其他两种不常见。）反应方程式
(1)石英制硅（冶金级），这一步是粗硅制取硅商业上是由高纯度的石英砂和木头，焦炭和煤使用碳棒电极在电弧炉中制得。在高于1900°C的温度下，依照下列方程式碳把石英砂还原成硅： SiO2+C→Si+CO2. SiO2+2C→Si+2CO. 这一过程所的硅称为冶金级硅。纯度为98%-99%。另外，硅制备办法还有熔盐电解法，即电解熔解的二氧化硅。
(2)高纯硅的制备在制备高纯硅之前，需要把粗硅转化成三氯化氢硅（300°C）： Si+3HCl→HSiCl3+H2 接着，通过精馏使SiHCl3与其它氯化物分离，经过精馏的SiHCl3，其杂质水平可低于10-10％的电子级硅要求。然后，提纯后的SiHCl3通过CVD原理在1150°C下制备出多晶硅粉。2HSiCl3→Si+2HCl+SiCl4.


发现相似题
与“[三选一选修2：化学与技术]NaCl是价廉且应用广泛的化工业原料...”考查相似的试题有：