Question

純堿是一種重要的化工原料。目前制堿工業主要有“氨堿法”和“聯合制堿法”兩種工藝。請按要求回答問題：

(1)“氨堿法”產生大量CaCl2廢棄物，請寫出該工藝中產生CaCl2的化學方程式：___________________________。

(2)寫出“聯合制堿法”有關反應的化學方程式：_______________________

(3)CO2是制堿工業的重要原料，“聯合制堿法”與“氨堿法”中CO2的來源有何不同？_______________________。

(4)綠色化學的重要原則之一是提高反應的原子利用率。根據“聯合制堿法”總反應列出計算原子利用率的表達式：原子利用率(%)＝_________________。

 

Answer 1

(1)2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O

(2)NH3＋CO2＋H2O=NH4HCO3

NaCl＋NH4HCO3=NaHCO3↓＋NH4Cl

2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑

(3)“聯合制堿法”中的CO2來源于合成氨廠，“氨堿法”中的CO2來源于煅燒石灰石

(4) ×100%＝49.77%

【解析】氨堿法的原料：氯化鈉、碳酸鈣(或二氧化碳)及氨。

工藝流程：CaCO3 CaO＋CO2↑CO2＋NH3＋H2O=NH4HCO3，

NaCl＋NH4HCO3=NaHCO3↓＋NH4Cl，2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑，

CaO＋H2O=Ca(OH)2，

產生CaCl2的反應：Ca(OH)2＋2NH4Cl CaCl2＋2NH3↑＋2H2O，該反應的CaCl2中的Cl－來源于NaCl，Ca2＋來源于CaCO3，產生無用的CaCl2，降低了NaCl的利用率。

聯合制堿法：NH3和CO2來源于合成氨廠

工藝流程：NH3＋CO2＋H2O=NH4HCO3，

NaCl＋NH4HCO3=NaHCO3↓＋NH4Cl，

2NaHCO3 Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑。

 

依據總反應：2NaCl＋CO2＋H2O＋2NH3=Na2CO3＋2NH4Cl

可得：原子利用率＝×100%＝49.77%。