純堿是一種重要的化學(xué)原料,具有廣泛的用途,常見的制備方法有路布蘭制堿法、索爾維制堿法和侯氏制堿法。其中路布蘭制堿法的原理如圖1所示:
已知:①反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均在高溫條件下進(jìn)行;
②反應(yīng)Ⅰ、Ⅲ為復(fù)分解反應(yīng)。
(1)根據(jù)復(fù)分解反應(yīng)的條件可知,反應(yīng)Ⅰ能夠發(fā)生的原因是
有HCl氣體生成
有HCl氣體生成
。
(2)寫出反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式:。
(3)索爾維制堿法原理主要分為兩步:第一步是向飽和食鹽水中先通入氨氣至飽和,再通入CO2有NaHCO3固體析出;第二步將NaHCO3固體分解制純堿。
已知:在101kPa時(shí),NH3、CO2的溶解度(氣體的壓力為101kPa時(shí)溶解在1體積水中并換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體體積數(shù))如下表。部分鹽的溶解度曲線如圖2。溫度高于60℃時(shí)NaHCO3開始分解。
溫度/℃ |
氣體在水中的溶解度 |
NH3 |
CO2 |
0 |
1130 |
1.713 |
10 |
870 |
1.194 |
20 |
680 |
0.878 |
30 |
530 |
0.665 |
40 |
400 |
0.530 |
50 |
290 |
0.436 |
60 |
200 |
0.359 |
①索爾維制堿法中第一步反應(yīng)的化學(xué)方程式為
NaCl+CO2+NH3+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl
NaCl+CO2+NH3+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl
。
②流程中先“氨化”再“碳酸化”的原因是
二氧化碳在水中的溶解度比氨氣在水中的溶解度小,先氨化可使溶液顯堿性,增大二氧化碳的溶解量
二氧化碳在水中的溶解度比氨氣在水中的溶解度小,先氨化可使溶液顯堿性,增大二氧化碳的溶解量
。
③“碳酸化”過程中,促進(jìn)NaHCO
3析出可采取的措施是
低溫蒸發(fā)溶劑
低溫蒸發(fā)溶劑
。
④所得NH
4Cl副產(chǎn)品中含有少量的NaCl和NaHCO
3,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案提純NH
4Cl樣品:將NH
4Cl樣品溶解于水,
不斷攪拌下加入鹽酸,再蒸發(fā)濃縮、降溫(冷卻)結(jié)晶、過濾
不斷攪拌下加入鹽酸,再蒸發(fā)濃縮、降溫(冷卻)結(jié)晶、過濾
,冰水洗滌,低溫干燥(實(shí)驗(yàn)中必須用到的試劑:鹽酸)。