候氏制碱法中向母液中通入NH3、加入细小食盐颗粒的作用

原题:我国化学家侯德榜(如图)改进国外的纯碱生产工艺,生产流程可简要表示如下:

(1)副产品为

(2)沉淀池中发生的化学反应方程式是NH3+CO2+NaCl+H2O=NH4Cl+NaHCO3↓

或NH3+CO2+H2O=NH4HCO3,NH4HCO3+NaCl=NH

4Cl+NaHCO3↓.

(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(填上述流程中的编号)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.通氨气的作用有AC.

A.增大NH4+的浓度,使NH4Cl更多地析出

B.使NaHCO3更多地析出

C.使NaHCO3转化为Na2CO3,提高析出的NH4Cl纯度.

第(6)小题中,向母液中通氨气,加入细小食盐颗粒的作用分析如下:

析出碳酸氢钠后的母液中有大量的氯化钠和氯化铵,向这个母液中加入细小食盐颗粒,一方面可以增加凝结核,便于晶体析出;另一方面使母液中氯离子浓度增大,导致氯离子与铵根离子的结合的几率增大(溶解平衡中的同离子效应),当氯化铵的结晶速率大于溶解速率时,会析出氯化铵晶体,是副产品,作为化肥。因在该温度下氯化钠的溶解度大于氯化铵,氯化钠不析出,这样母液中氯化铵减少后,氯化钠的浓度增大,可以循环作制碱的原料使用。

另外,母液中仍然有不少NaHCO3(沉淀池中不可能完全析出),通入氨气,可以使溶解度较小的碳酸氢钠转变为溶解度较大的碳酸钠:2NaHCO3+NH3=(NH4)2CO3+Na2CO3(以上过程也可以理解为通入NH3后增强溶液碱性,OH- + HCO3- ==CO32+  + H2O),避免NaHCO3伴随NH4Cl一起析出,以得到较纯净的NH4Cl


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