Номер 7, страница 144 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 30. Соединения натрия и калия. Глава 3. Металлы главных подгрупп - номер 7, страница 144.

Условие.

7. Предложите способ регенерации аммиака в производстве соды из хлорида натрия.

Решение.

Решение 2.

7. В аммиачном способе производства соды (процесс Сольве) аммиак играет роль вспомогательного реагента, который необходимо возвращать в производственный цикл для обеспечения экономической целесообразности процесса. Регенерация аммиака происходит из раствора хлорида аммония ($NH_4Cl$), который является побочным продуктом на стадии получения гидрокарбоната натрия.

Основная стадия процесса, где образуется соединение аммония, описывается уравнением:

$NaCl + NH_3 + CO_2 + H_2O \rightarrow NaHCO_3 \downarrow + NH_4Cl$

После отделения осадка гидрокарбоната натрия ($NaHCO_3$) остается фильтровая жидкость, содержащая хлорид аммония ($NH_4Cl$). Для регенерации (высвобождения) аммиака из этой соли используют более сильное и, что важно, дешевое основание. Таким основанием служит гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$), известный как гашеная известь.

Процесс регенерации аммиака состоит из двух основных этапов:

1. Получение реагента для регенерации. Гидроксид кальция получают на этом же производстве из известняка ($CaCO_3$), который является одним из исходных сырьевых материалов. Сначала известняк обжигают для получения оксида кальция ($CaO$) и диоксида углерода ($CO_2$), который используется на основной стадии процесса.

   $CaCO_3 \xrightarrow{t} CaO + CO_2 \uparrow$

   Затем оксид кальция (негашеную известь) смешивают с водой (процесс гашения), получая гидроксид кальция в виде известкового молока:

   $CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2$

2. Непосредственно регенерация аммиака. Фильтровую жидкость, содержащую хлорид аммония, нагревают с известковым молоком. В ходе реакции более сильное основание ($Ca(OH)_2$) вытесняет более слабое основание (гидроксид аммония, который тут же разлагается на аммиак и воду) из его соли:

   $2NH_4Cl + Ca(OH)_2 \xrightarrow{t} CaCl_2 + 2NH_3 \uparrow + 2H_2O$

Выделившийся газообразный аммиак ($NH_3$) улавливают, охлаждают и снова направляют в начало технологического процесса для насыщения рассола. Таким образом, аммиак работает в замкнутом цикле. Побочным продуктом регенерации и всего процесса в целом является хлорид кальция ($CaCl_2$).

Ответ: Способ регенерации аммиака в производстве соды заключается в обработке раствора хлорида аммония ($NH_4Cl$), полученного после отделения гидрокарбоната натрия, гашеной известью ($Ca(OH)_2$) при нагревании. В результате реакции выделяется газообразный аммиак, который возвращается в производственный цикл. Уравнение реакции: $2NH_4Cl + Ca(OH)_2 \xrightarrow{t} CaCl_2 + 2NH_3 \uparrow + 2H_2O$.