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%

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，Ca^2＋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%。