Question

（2012?武汉模拟）[化学一选修2：化学与技术]碳酸钠是一种重要的化学基本工业产品．比利时人索尔维发明了氨碱法生产碳酸钠，氨碱法生产原理示意图如下：

我国化工专家设计了联合制碱法，联合制碱法生产原理示意图如下：

请回答下列问题：
（1）从索尔维制碱法生产原理示意图可知，氨碱法的总反应方程式为

CaCO₃+2NaCl═Na₂CO₃+CaCl₂

．按照绿色化学原则，理想的“原子经济”就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物，实现废弃物的零排放．计算索尔维制碱法的原子利用率（原子利用率=期望产物的总质量与生成物的总质量之比）

0.49

；
（2）试列举出索尔维制碱法的两大缺点．
①

原子利用率低

；
②

产生了不易处理的副产物氯化钙

．
（3）设计联合制碱法的我国化工专家是

侯德榜

；
（4）从联合制碱法生产原理示意图可知，原料Ⅲ中的CO₂来自合成氨，指出步骤名称，并写产生CO₂化学方程式．
步骤Ⅰ：

造气

，化学方程式

CH₄+2H₂O=4H₂+CO₂

步骤Ⅱ：

净化

，化学方程式

CO+H₂O=CO₂+H₂

．

Answer 1

分析：（1）氨碱法生产过程中，母液中加入氧化钙反应生成氢氧化钙会和铵盐生成氨气，反应过程中氨气转化为铵盐，铵盐转化为氨气，氨气循环使用，不需要补充氨气；根据总反应方程式计算原子利用率；
（2）索尔维制碱法与联合制碱法的原理分析；
（3）设计联合制碱法的我国化工专家是侯德榜；
（4）原料Ⅲ中的CO₂来自合成氨，分为两个步骤：一造气，二净化，除去CO．

解答：解：（1）氨碱法生产过程中，母液中加入氧化钙反应生成氢氧化钙会和铵盐生成氨气，反应过程中氨气转化为铵盐，铵盐转化为氨气，氨气循环使用，不需要补充氨气；
NaCl+NH₃+CO₂+H₂O═NaHCO₃↓+NH₄Cl；CaCO₃═CaO+CO₂↑；CaO+H₂O═Ca（OH）₂；Ca（OH）₂+2NH₄Cl═CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；2NaHCO₃═Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
合并得到总化学方程式为：CaCO₃+2NaCl═Na₂CO₃+CaCl₂；
原子利用率=

m(Na2CO3)

m(Na2CO3)+m(CaCl2)

=

106

106+111

=0.49；
故答案为：CaCO₃+2NaCl═Na₂CO₃+CaCl₂；0.49；
（2）根据氨碱法的反应方程式和联合制碱法的反应方程式可知：索尔维制碱法原子利用率低，产生了不易处理的副产物氯化钙，
故答案为：原子利用率低；产生了不易处理的副产物氯化钙；
（3）设计联合制碱法的我国化工专家是侯德榜，故答案为：侯德榜；
（4）原料Ⅲ中的CO₂来自合成氨，分为两个步骤：一造气，其反应方程式为CH₄+2H₂O=4H₂+CO₂；二净化，除去CO，其反应方程式为CO+H₂O=CO₂+H₂，
故答案为：造气；CH₄+2H₂O=4H₂+CO₂；净化；CO+H₂O=CO₂+H₂．

点评：本题考查了联碱法和氨碱法生产流程的原理比较和物质分析判断，纯碱制备的条件应用，反应过程中反应的原理分析和物质来源是解题的关键，题目难度中等．