Question

【題目】（加試題）

（一）以一氯代乙酸鈉(CH2ClCOONa）水溶液為原料，通過電解法可以制備1，2-二氯乙烷(CH2ClCH2Cl），裝置如圖1所示。

（1）所用的離子交換膜是___(填“陽”或“陰”)離子交換膜。

（2）寫出電解池總反應(yīng)___。

（二）1940年，我國著名化工專家侯德榜先生成功沖破了“索爾維”法的技術(shù)封鎖，并加以改進，用NaCl固體代替生石灰，加入母液，并聯(lián)合合成氨廠一起生產(chǎn)出純堿和氯化銨。這便是舉世聞名的“侯氏聯(lián)合制堿法”，工藝流程如圖2。

請回答：

（1）關(guān)于合成氨反應(yīng)，下列說法合理的是___。

A．反應(yīng)體系中一般用V2O5作催化劑

B．因為該反應(yīng)ΔS小于零，所以反應(yīng)的ΔH一定也小于零

C．因為該反應(yīng)的ΔS小于零，所以反應(yīng)的壓強控制越高越好

D．該反應(yīng)往往控制在500℃左右，是因為該溫度下反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率最高

（2）一定溫度下合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝48。若在該溫度下，在9L的恒容容器中投入1mol氮氣和3mol氫氣進行反應(yīng)，則氨氣的平衡產(chǎn)率y＝___；若氮氣和氫氣的物質(zhì)的量之比為n∶1，相應(yīng)平衡體系中氨氣的物質(zhì)的量分數(shù)為x，請在圖3中繪制x隨n變化的示意圖(計算時不計副反應(yīng))。______

（3）侯氏制堿法最大的優(yōu)點是使原料氯化鈉的利用率從70%提高到90%以上，主要是設(shè)計了____（填上述編號）的循環(huán)。

（4）關(guān)于侯氏聯(lián)合制堿法，下列說法合理的是_____。

A．往沉淀池中先通入CO2再通入氨氣的目的是提高NaHCO3的產(chǎn)量

B．往母液中加入食鹽的目的是使NaHCO3更多地析出

C．從母液中經(jīng)過循環(huán)Ⅰ進入沉淀池的主要是Na2CO3、NH4Cl和氨水

D．往母液中通氨氣目的僅僅是增大NH4＋的濃度，使NH4Cl更多地析出

Answer 1

【答案】陽 2CH2ClCOO－＋2H2O CH2ClCH2Cl＋2CO2↑＋H2↑＋2OH－ B 50% Ⅰ C

【解析】

（一）電解溶液成分中只有溶質(zhì)一氯代乙酸鈉有氯元素，因此根據(jù)原子守恒結(jié)合裝置圖，利用電解池的工作原理書寫其電極反應(yīng)式，考慮二氯乙烷會與OH－反應(yīng)來選擇離子交換膜，據(jù)此分析作答；

（二）（1）A. 催化劑具有選擇性；

B. 根據(jù)G=H-TS公式作答；

C. 結(jié)合理論與實際經(jīng)濟成本考慮；

D. 綜合溫度對化學反應(yīng)速率與化學平衡的影響效果作答；

（2）根據(jù)三段式結(jié)合平衡常數(shù)K計算產(chǎn)率與氨氣的物質(zhì)的量分數(shù)變化情況；

（3）從碳酸氫鈉的溶解性角度分析；

（4）A. 二氧化碳微溶，氨氣易溶；

B. 加入鹽可提高氯離子濃度；

C. 根據(jù)侯氏聯(lián)合制堿法的原理作答；

D. 根據(jù)氨氣的溶解度及化學反應(yīng)的原理作答。

（一）根據(jù)上述分析可知，陽極上每消耗2mol CH2ClCOO-可得到1 mol產(chǎn)物CH2ClCH2Cl，陽極同時生成氣體CO2，陰極上溶液中水電離的H+放電，生成H2和OH－，可書寫電解池總反應(yīng)：2CH2ClCOO－＋2H2O CH2ClCH2Cl＋2CO2↑＋H2↑＋2OH－，為了防止二氯乙烷與OH－反應(yīng)，應(yīng)使用陽離子交換膜，故答案為：陽；2CH2ClCOO－＋2H2O CH2ClCH2Cl＋2CO2↑＋H2↑＋2OH－；

（二）

（1）A. V2O5是SO2和O2合成SO3的催化劑，不是合成氨反應(yīng)的催化劑，A項錯誤；

B. 通過飽和氯化鈉溶液中通入氨氣與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸氫鈉晶體，該反應(yīng)能自發(fā)進行，則根據(jù)G=H-TS＜０可知，若反應(yīng)S小于零，則H一定小于零，B項正確；

C. 實際在合成氨工業(yè)生產(chǎn)中，壓強不能太大，否則能耗太高，并且對設(shè)備要求高，C項錯誤；

D. 提高溫度可以適當加快氮氣合成速率，溫度太高則該放熱反應(yīng)平衡逆向移動，轉(zhuǎn)化率降低，且催化劑活性降低，因此反應(yīng)控制在500左右，D項錯誤；

答案為B；

（2）設(shè)平衡時氮氣消耗x mol/L，則平衡時氮氣為(-x) mol/L，氫氣為3(-x) mol/L=(-3x) mol/L，氨氣為2x mol/L，根據(jù)K=48計算可得x=，產(chǎn)率為50%。當?shù)獨馀c氫氣的物質(zhì)的量之比為合成氨反應(yīng)的計量系數(shù)之比為3:1，到平衡時氧氣的物質(zhì)的量分數(shù)最大，因此橫坐標n=時縱坐標達到峰值，畫圖如圖所示：，故答案為：50%；；

（3）析出晶體后的溶液中還含有碳酸氫鈉、氯化鈉、氯化銨、氨水等物質(zhì)，因此循環(huán)I可以提高氯化鈉的利用率；

（4）A. 氨氣溶解度大，通入氨氣后使溶液顯堿性，吸收二氧化碳的量增加，A項錯誤；

B. 加入鹽的目的是提高氯離子濃度，促進氯化銨結(jié)晶析出，B項錯誤；

C. 通入氨氣的作用是增大銨根離子濃度，增強堿性和碳酸氫鈉反應(yīng)，從而使碳酸鈉、氯化銨和過量氨水通過循環(huán)I進入沉淀池，C項正確；

D. 往母液中通氨氣目的，可增大銨根離子濃度，在促進氯化銨析出的同時，還可增強溶液的堿性，有利于在循環(huán)I后吸收二氧化碳，D項錯誤；

答案選C。