Trong công nghiệp, sodium hydrogencarbonate (baking soda)

Đề bài

Trong công nghiệp, sodium hydrogencarbonate (baking soda) và sodium carbonate (soda) được sản xuất bằng phương pháp Solvay từ nguyên liệu chính là đá vôi, muối ăn, ammonia và nước. Quá trình sản xuất theo phương pháp Solvay bao gồm các công đoạn như trong sơ đồ sau:

1. CaO thu được từ nhiệt phân đá vôi dùng để chuyển $NH_{4}Cl$ thành $NH_{3}$.

2. Phản ứng xảy ra trong tháp carbonate hoá là $\left. 2NaCl\left( {aq} \right) + 2NH_{3}\left( {aq} \right) + H_{2}O(l)\ + \ CO_{2}(g)\leftrightharpoons Na_{2}CO_{3}(s) + 2NH_{4}Cl\left( {aq} \right) \right.$

3. Phương pháp Solvay đã tái sử dụng các sản phẩm trung gian như $NH_{3}$, $CO_{2}$ qua đó giảm thiểu được giá thành sản xuất.

4. $NaHCO_{3}$ là chất có độ tan kém nên dễ bị kết tinh. Độ tan của $NaHCO_{3}$ trong 100 gam nước ở 20°C và ở 40°C lần lượt là 9,6 gam và 12,7 gam. Làm lạnh 90,16 tấn dung dịch $NaHCO_{3}$ bão hoà ở 40°C về 20°C thì khối lượng muối $NaHCO_{3}$ kết tinh là 2,48 tấn (giả thiết không có sự bay hơi của nước).

Đáp án đúng: 1Đ, 2S, 3Đ, 4Đ

Lời giải Đã xác thực

Phương pháp giải

Phân tích sơ đồ phản ứng Solvay và nhận xét các phương án.

Lời giải chi tiết

Phân tích từng phương án:

(1) Đúng. CaO được sản xuất từ nhiệt phân đá vôi (CaCO₃) và được sử dụng để chuyển NH₄Cl thành NH₃:

\[ \text{CaCO}_3 \rightarrow \text{CaO} + \text{CO}_2 \]

CaO + 2NH₄Cl → 2NH₃ + CaCl₂ + H₂O

(2) Sai. Phản ứng xảy ra trong tháp carbonat hóa thực sự là:

\[ \text{NaCl} + \text{NH}_3 + \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} \leftrightarrows \text{NaHCO}_3 + \text{NH}_4\text{Cl} \]

Phản ứng tạo ra NaHCO₃, không phải Na₂CO₃ trực tiếp.

(3). Đúng. Phương pháp Solvay tái sử dụng NH₃ và CO₂ để giảm chi phí.

(4). Đúng.

Độ tan chênh lệch giữa 40°C và 20°C là 12,7 g - 9,6 g = 3,1 g NaHCO₃ / 100 g nước.

Với dung dịch bão hòa 40°C chứa 90,16 tấn nước, lượng kết tinh là: \[ \frac{3,1 \text{ g NaHCO}_3}{100 \text{ g nước}} \times 90,16 \times 1000 \text{ kg} = 2,48 \text{ tấn NaHCO}_3 \]

Đã xác thực

Đang Quan Tâm