工业盐类制取的工艺流程试题选粹

1．精制碳酸钙 

【例题1】2010江苏苏州中考第35题

 

用作牙膏摩擦剂的轻质碳酸钙可以用矿石A来制备，某化学兴趣小组设计了2种转化流程，如下图所示。

 

 

 

已知：a．二氧化碳持续通入氢氧化钙溶液发生如下反应：CO₂  + Ca(OH)₂ = CaCO₃↓+ H₂O，  CaCO₃  + H₂O + CO₂ = Ca(HCO₃)₂；

 

b．碳酸氢钙微溶于水，微热易分解： Ca(HCO₃)₂ 

CaCO₃↓+ H₂O + CO₂↑；

 

c．生石灰与水充分反应后可得到颗粒非常细小的熟石灰浆。

 

试填空：

 

 (1)小王主张用流程①、②、④和操作Ⅱ的设计，认为其工艺简单。 请写出反应①和④的化学方程式：

①                        ；④                      ；操作Ⅱ包括                                   等工序。

 

(2)制轻质碳酸钙时，D为           (选填“悬浊液”或“溶液”或“乳浊液”)，理由是：                                   。

 

(3)小李认为流程①、②、③和操作I比小王的主张更好，其理由是：                      ；操作I包括搅拌和微热等工序。

 

2．侯氏制碱法

【例题2】2008江苏镇江中考第30题

 

某校化学兴趣小组参观制碱厂后，获得以下信息并对相关问题进行研究。

 

【产品与原理】该厂采用“侯氏制碱法”生产化工产品──纯碱（Na₂CO₃）和化肥NH₄Cl。生产原理是：将NH₃和CO₂通入饱和食盐水中得到NaHCO₃和NH₄Cl的混合物，反应为：

 

NaCl（饱和）+ NH₃ + CO₂ + H₂O = NaHCO₃↓+ NH₄Cl；分离出NaHCO₃，加热制得纯碱。

 

【生产流程】

 

 

【相关资料】⑴ NH₄Cl

 NH₃↑+HCl↑

 

⑵ 已知20 ℃时有关物质的溶解度如下（气体指1体积水中能溶解的气体体积）

 

物质	NaCl	NaHCO3	NH4Cl	NH3	CO2
溶解度	36．0g	9．6g	37．2g	710	0．9

 

【问题讨论】

 

⑴ 操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中，相同操作的名称为              。

 

⑵ 反应①中发生了两个反应，写出其中的一个化学方程式：            。

 

⑶ 反应③中得到纯碱的化学方程式为：                                        。

 

⑷ 溶液B中的溶质有                                         （至少写出两种）。

 

⑸ 上述生产流程中可循环使用的是                （填序号）。

 

A．挥发性气体C        B．溶液D       C．氢氧化镁      D．化肥NH₄Cl

 

【组成确定】

 

⑴ 称取一定质量的纯碱样品，经多次充分加热后，再称重，质量无变化；

 

⑵ 另取少量纯碱样品加入适量水，样品完全溶解，向该溶液中加入过量稀HNO₃，再滴加AgNO₃溶液，有白色沉淀。由上述实验可确定纯碱样品含有杂质          （写化学式）。

 

工业纯碱标准：Na2CO3% ≥）
优等品	一等品	合格品
99．2	98．8	98．0

【含量测定】称取纯碱样品10．8g加入适量水,再加入过量CaCl₂溶液，搅拌、过滤、洗涤、干燥后称得固体质量为10．0g，请通过计算并结合右表判断此纯碱样品等级为

 

计算过程：

 

【总结反思】某同学认为，在上述纯碱含量测定中，将CaCl₂溶液改为BaCl₂溶液，测定误差会减小，其理由是                                        。

 

3．摩尔盐的制备

 

【例题3】2010福建龙岩中考第15题

 

摩尔盐（硫酸亚铁铵晶体）具有重要用途，下图为制取摩尔盐过程的示意图。

 

 

请回答下列问题：

 

（1）实验前，先用碳酸钠溶液浸泡废铁屑表面油渍。碳酸钠溶液可除去油渍是因为碳酸钠溶液的pH         7（填“>”、“<”或“=”）。

 

（2）废铁屑的主要成分是铁，同时含有少量氧化铁。步骤①中有多个化学反应，请写出其中一个反应的化学方程式，                               。

 

（3）根据步骤③可知，摩尔盐溶解         （填“能”或“不能”）于酒精。

 

（4）步骤②所得滤液含有未反应的FeSO₄、(NH₄)₂SO₄，可采用如下流程回收利用。

 

 

滤液N中一定含有的溶质是                    ，试剂Y是          。

 

4．硫酸钠的制备 

【例题4】2010广东广州中考第25题

 

硫酸钠是制造纸浆、染料稀释剂、医药品等的重要原料。某硫酸钠中含有少量CaCl₂和MgCl₂，实验室进行提纯的流程如下：

 

 

回答下列问题：

 

（1）用NaOH和Na₂CO₃除杂时，反应的化学方程式分别为

 

                            、                                。

 

（2） NaOH和Na₂CO₃如果添加过量了，可加入适量              溶液除去。

 

（3）“后续处理”的主要操作时蒸发，为了获得纯净的硫酸钠，应蒸发至         （填序号）。

 

A．完全蒸干时停止加热

 

B．快干时停止加热，利用余热蒸干

 

C．有大量固体析出时停止加热，过滤弃去剩余的少量溶液

 

（4）已知硫酸钠的溶解度随温度变化的曲线如图所示。40 ℃时， 

 

100g蒸馏水中溶解        g硫酸钠达到饱和。将该饱和溶液升高温度至90 ℃，观察到的现象是                                     。

 

5．硫酸铵的制备

 

【例题5】2009江苏镇江中考第30题

 

某化工厂为综合利用生产过程中的副产品CaSO₄，与相邻的化肥厂联合设计了制备(NH₄)₂SO₄的工艺流程。

 

 

【工艺流程及原理】

 

沉淀池中发生的主要化学反应为：CO₂+2NH₃+CaSO₄+H₂O=CaCO₃↓+(NH₄)₂SO₄

 

【讨论交流】

 

(1)操作a的名称是             ，若在实验室进行此操作，用到的玻璃仪器除玻璃棒、烧杯外，还需要             。

 

(2)经操作a后得到的固体物质在煅烧炉中高温分解生成X和Y两种物质，该工艺中，Y被作为原料之一循环利用。Y的化学式为             。

 

(3)沉淀池中也可能生成少量NH₄HCO₃，该反应的化学方程式为                    。

 

【硫酸铵化肥等级测定】

 

(1)判断(NH₄)₂SO₄化肥中有无NH₄HCO₃：取少量试样溶于水，滴加足量的          ，无气泡产生，则可判断该化肥中不存在NH₄HCO₃。

 

(2)化肥中氮元素含量的测定(已确定该化肥中不存在NH₄HCO₃杂质)：

 

查阅资料：

 

①已知：(NH₄)₂SO₄+2NaOH

 Na₂SO₄+2NH₃↑+2H₂O

 

氨气极易溶于水，其水溶液为氨水。氨水呈碱性，不稳定，易挥发。

 

②工业判断硫酸铵化肥等级指标如下：

指标  项目	优等品	合格品
氮(N)含量	≥21．0％	≥20．5％

实验设计：按右图所示装置进行实验。

 

(1)实验过程中，往烧瓶中加入足量浓氢氧化钠溶液，并加热使硫酸铵充分反应完全转化为NH₃。

 

(2)烧杯中的试剂是为了吸收产生的氨气，下列最适宜的试剂是         (填序号)；

 

①水    ②浓盐酸  ③稀硫酸   ④NaOH溶液

 

烧杯中干燥管的作用是                          。

 

交流讨论：

 

实验小组的同学认为，用上述实验装置测得的结果可能会出现下列情况。

 

(1)甲同学认为：应在实验装置A、B之间增加一个装有          (填“浓硫酸"或“碱石灰”)的干燥装置，否则实验测得的硫酸铵化肥含氮量可能偏高。

 

(2)乙同学认为：在实验装置A、B之间增加正确的干燥装置后进行实验，测得的硫酸铵化肥含氮量可能偏低，理由是                          。

 

实验测定

 

经讨论后，他们改进了实验装置，排除了可能产生误差的因素，重新进行实验。

 

取硫酸铵化肥样品13．5 g进行实验，测得B装置增重与反应时间的关系如右图所示。请通过计算判断该化肥的等级。

 

计算过程：   

 

 

该化肥的等级为             品。

 

6．硫酸铜的制备

 

【例题6】2010广东汕头中考第21题

 

硫酸铜晶体常用作农业和渔业的杀虫剂、杀菌剂。以下是由废铜料(含铁)生产硫酸铜晶体的流程。

 

 

(1) B的化学式为           ，操作a的名称是           。

 

(2)②的反应基本类型为               ；反应①、③的化学方程式分别为：

 

 ①                                ；③                                 。

 

(3)已知：Cu+2H₂SO₄ (浓)

 CuSO₄+ SO₂↑+2H₂O。从环保和经济的角度分析， 对比途径I、Ⅱ，途径I的优点有：不产生有害气体和                     。 

 

 

【参考答案】

 

1．（1）① CaCO₃ 

CaO + CO₂↑ ④Ca(OH)₂ + Na₂CO₃ = CaCO₃↓ + 2NaOH  搅拌、过滤

 

（2）悬浊液  澄清石灰水中氢氧化钙浓度太小，生产效率很低

 

（3）利用产生的二氧化碳比另外加碳酸钠溶液更经济，生产成本更低；

 

若产生的二氧化碳不回收直接排放，不利于“节能减排”

 

2．【问题讨论】

 

⑴ 过滤

 

⑵ NaOH + HCl = NaCl + H₂O 或 Na₂CO₃ + 2HCl＝2NaCl + H₂O + CO₂↑

 

⑶ 2NaHCO₃

 Na₂CO₃ + H₂O + CO₂↑

 

⑷ NaHCO₃、NaCl、NH₄Cl、NH₄HCO₃四种中的任意两种（写名称或名称符号混写也可）

 

⑸ A、B

 

【组成确定】NaCl

 

【含量测定】合格

 

解：设Na₂CO₃的质量为x

 

Na₂CO₃ + CaCl₂ ＝ CaCO₃↓+2NaCl 

106             100 

x              10．0 g           

 

106∶ 100 =  x∶10．0 g   

 

解得： x= 10．6g 

 

10．6g/10．8g ×100%=98．1%（或98．14%或98．15%或98．2%）

 

若用关系式解答：

 

Na₂CO₃ ∽ CaCO₃ 

    106       100 

     x        10．0g           

 

106∶ 100 =  x∶10．0g   

 

解得： x= 10．6g 

 

10．6g/10．8g ×100%=98．1%（或98．14%或98．15%或98．2%）

 

【总结反思】等质量的碳酸钠与BaCl₂反应产生的沉淀质量大，称量时的（相对）误差小（其他意思相近的表述也可）。

 

3．（1）> （2）Fe + H₂SO₄ = FeSO₄ + H₂↑ Fe₂O₃ + 3H₂SO₄ = Fe₂(SO₄)₃ + 3H₂O

 

Fe + Fe₂(SO₄)₃ = 3FeSO₄ （写出其中一个即可）

 

（3）不能

 

（4）硫酸钠（化学式也可）   硫酸（化学式也可）

 

4．（1） 2NaOH + MgCl₂ = 2NaCl + Mg(OH)₂↓  CaCl₂ + Na₂CO₃  =  CaCO₃ ↓+ 2NaCl

 

（2）稀盐酸

 

（3）C

 

（4）50 ，溶液中有晶体析出

 

5．【讨论交流】(1)过滤；  漏斗；CO₂； (3)CO₂  + NH₃  + H₂O = NH₄HCO₃

 

【硫酸铵化肥等级测定】(1)盐酸(HCl)、硫酸(H₂SO₄)或硝酸(HNO₃)等；

 

实验设计：(2)③；  防止倒吸；

 

交流讨论：

 

(1)碱石灰； 

 

(2)缺少赶尽反应装置中残留氨气的装置（或有氨气残留在装置中)计算过程：

 

      解：增重的3．4g为氨气的质量。

 

          设13．5g样品中含有(NH₄)₂SO₄的质量为x。

 

          (NH₄)₂SO₄+2NaOH

 Na₂SO₄+ 2NH₃↑+2H₂O 

            132                         34 

             x                          3．4g

 

         132：34=x：3．4g

 

         解得：x=13．2g

 

         28／132×13．2g=2．8 g

 

         2．8 g／13．5g×100％=20．7％

 

该化肥的等级为合格品

 

6．(1) CuO     过滤

 

(2) 化合反应    Fe + H₂SO₄ = FeSO₄  + H₂↑   CuO + H₂SO₄ = CuSO₄  + H₂O

 

(3) 硫酸的利用率高  (合理答案均可)