Question

根據(jù)侯德榜制堿法原理，實(shí)驗(yàn)室制備純堿（Na₂CO₃）的主要步驟是：：將配制好的飽和NaCl溶液倒入燒杯中加熱，控制溫度在30-35℃，攪拌下分批加入研細(xì)的NH₄HCO₃固體，加料完畢后，繼續(xù)保溫30分鐘，靜置、過(guò)濾得NaHCO₃晶體．用少量蒸餾水洗滌除去雜質(zhì)，經(jīng)過(guò)處理后，轉(zhuǎn)入蒸發(fā)皿中，灼燒2小時(shí)，得Na₂CO₃固體．
四種鹽在不同溫度下的溶解度（g）表

溫度 溶解度 鹽	0℃	10℃	20℃	30℃	40℃	50℃	60℃	100℃
NaCl	35.7	35.8	36.0	36.3	36.6	37.0	37.3	39.8
NH4HCO3	11.9	15.8	21.0	27.0	①	--	--	--
NaHCO3	6.9	8.1	9.6	11.1	12.7	14.5	16.4	--
NH4Cl	29.4	33.3	37.2	41.4	45.8	50.4	55.3	77.3

已知：
1、①溫度高于35℃NH₄HCO₃會(huì)分解．
2、碳酸氫鈉受熱分解：2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑
（1）飽和NaCl溶液中加入NH₄HCO₃固體，發(fā)生了復(fù)分解反應(yīng)，生成NaHCO₃晶體，寫出其中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

．
（2）加料完畢后，繼續(xù)保溫30分鐘，目的是

 

，用蒸餾水洗滌NaHCO₃晶體的目的是除去雜質(zhì)，雜質(zhì)中一定含有的物質(zhì)是

 

（以化學(xué)式表示）．
（3）過(guò)濾掉NaHCO₃晶體后的濾液中還有一定量的NaHCO₃溶解在水中，此時(shí)可向?yàn)V液中加入一定量的

 

，并作進(jìn)一步處理，使NaCl溶液循環(huán)使用．
（4）某小蘇打樣品中混有少量碳酸鈉，取藥品2.0g加熱到質(zhì)量不再減少為止，共收集到二氧化碳?xì)怏w0.22L（二氧化碳的密度為2.0g/L）．向加熱后的剩余固體中加入一定量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.65%的稀鹽酸，使其恰好完全反應(yīng)，求消耗該稀鹽酸的質(zhì)量是多少克？

Answer 1

分析：（1）根據(jù)復(fù)分解反應(yīng)的特征書寫方程式；
（2）加料完畢后，繼續(xù)保溫一段時(shí)間為使反應(yīng)充分進(jìn)行，使反應(yīng)完全；用蒸餾水洗滌NaHCO₃晶體中雜質(zhì)，此反應(yīng)中雜質(zhì)一定有反應(yīng)生成的NH₄Cl；
（3）過(guò)濾除去析出的碳酸氫鈉后所得的母液主要成分為NaHCO₃，加入鹽酸后產(chǎn)生氯化鈉，氯化鈉可以重復(fù)使用；
（4）根據(jù)二氧化碳的體積計(jì)算二氧化碳的質(zhì)量，然后根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算水的質(zhì)量，固體的質(zhì)量減去二氧化碳和水的質(zhì)量就是碳酸鈉的質(zhì)量，然后依據(jù)反應(yīng)的方程式計(jì)算鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答：解：（1）飽和NaCl溶液中加入NH₄HCO₃固體，發(fā)生了復(fù)分解反應(yīng)，生成NaHCO₃晶體和氯化銨，反應(yīng)的方程式為：NaCl+NH₄HCO₃═NaHCO₃+NH₄Cl；
（2）加料完畢后，繼續(xù)保溫30分鐘，可以使反應(yīng)充分進(jìn)行，使反應(yīng)完全；用蒸餾水洗滌NaHCO₃晶體中雜質(zhì)，此反應(yīng)中雜質(zhì)一定有反應(yīng)生成的NH₄Cl；
（3）過(guò)濾除去析出的碳酸氫鈉，所得的母液主要成分為NaHCO₃，加入鹽酸后，碳酸氫鈉轉(zhuǎn)化為氯化鈉，并作進(jìn)一步處理，使NaCl溶液循環(huán)使用；
（4）解：生成二氧化碳的質(zhì)量=0.22L×2.0g/L=0.44g
設(shè)樣品中小蘇打分解生成水的質(zhì)量為X
 2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑         
　　　　　　　　　　18   44
　　　　　　　　　　X  0.44g

18

44

=

X

0.44g

　　　　　X=0.18g                
剩余固體全部為碳酸鈉，其質(zhì)量為：2.0g-0.44g-0.18g=1.38g      
設(shè)消耗鹽酸的質(zhì)量為y
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
106    73
 1.38g  3.65%×y

106

73

=

1.38g

3.65%×y

      y=26.4g                 
答：消耗該稀鹽酸的質(zhì)量是26.4g．

故答案為：（1）NaCl+NH₄HCO₃═NaHCO₃+NH₄Cl；
（2）使反應(yīng)充分發(fā)生；    NH₄Cl；
（3）鹽酸；
（4）解：生成二氧化碳的質(zhì)量=0.22L×2.0g/L=0.44g
設(shè)樣品中小蘇打分解生成水的質(zhì)量為X
 2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑         
　　　　　　　　　　18   44
　　　　　　　　　　X  0.44g

18

44

=

X

0.44g

　　　　　X=0.18g                
剩余固體全部為碳酸鈉，其質(zhì)量為：2.0g-0.44g-0.18g=1.38g      
設(shè)消耗鹽酸的質(zhì)量為y
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
106    73
 1.38g  3.65%×y

106

73

=

1.38g

3.65%×y

      y=26.4g                 
答：消耗該稀鹽酸的質(zhì)量是26.4g．

點(diǎn)評(píng)：本題考查學(xué)生根據(jù)侯氏制堿法的基本過(guò)程進(jìn)行解題，學(xué)生能利用各種物質(zhì)常見的溶解度結(jié)合相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)和物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)來(lái)計(jì)算是解題的關(guān)鍵，難度稍大．