Question

3．某制堿廠以海水為主要原料生產(chǎn)純堿（碳酸鈉）和其他副產(chǎn)品．
I．將海水進行處理后獲得精鹽水．海水中，除氯化鈉外，還含有氯化鎂、氯化鈣、硫酸鈉等雜質(zhì)．將雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為沉淀過濾除去，在向濾液中加入適量的鹽酸得到精鹽水，該工藝示意如圖1：

（1）對該過程的認(rèn)識中，不正確的是AC
A．操作①中需要進行攪拌，目的是提高氯化鈉的溶解度
B．操作③、④兩步順序可以顛倒
C．操作⑤得到的沉淀中有三種成分的物質(zhì)
D．操作⑥中，加入鹽酸的目的是除去過量的氫氧化鈉和碳酸鈉，將濾液的pH調(diào)為7
（2）加入碳酸鈉溶液的目的是除去氯化鈣和過量的氯化鋇．
II．將精鹽水制成飽和溶液，先向其中通入足量的氨氣，在向其中通入足量的二氧化碳至有大量晶體（碳酸氫鈉，NaHCO₃）析出，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NH₄Cl+NaHCO₃↓：將晶體轉(zhuǎn)移出來后，加熱至不在有氣體產(chǎn)生，所得固體即為純堿．
（3）加熱晶體碳酸氫鈉獲得純堿的化學(xué)方程式為2NaHCO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O．
（4）制堿過程中獲得的副產(chǎn)品可做化肥，其化學(xué)式為NH₄Cl．
組成確定
（5）①稱取一定質(zhì)量的純堿樣品，經(jīng)多次充分加熱后，在稱重，質(zhì)量無變化：②另取少量純堿樣品加入適量水，樣品完全溶液，向該溶液中加入過量稀HNO₃，在滴加AgNO₃溶液，有白色沉淀．由上述實驗可確定純堿樣品含有雜質(zhì)NaCl（化學(xué)式）．
含量確定
（6）稱取純堿樣品21.5g，加入到盛有足量稀鹽酸的燒杯中，并不斷用玻璃棒攪拌．反應(yīng)過程用精密儀器測得燒杯內(nèi)混合物的質(zhì)量（m）與反應(yīng)時間（t）關(guān)系如圖2所示．請通過計算并結(jié)合下表判斷此純堿樣品等級為合格品．

工業(yè)純堿標(biāo)準(zhǔn)：（Na2CO3%≥）
優(yōu)等品	一等品	合格品
99.2	98.8	98.0

總結(jié)反思
（7）某同學(xué)認(rèn)為，在上述純堿含量測定過程中，如果測得結(jié)果比實際純度高，可能原因是稀鹽酸揮發(fā)出的HCl氣體隨CO₂氣體排出，從而導(dǎo)致所測純度偏大．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)除去硫酸根離子用鋇離子沉淀，除去鎂離子用氫氧根離子進行沉淀，除去鈣離子用碳酸根離子進行沉淀，過量的鋇離子需要用碳酸根離子除去進行分析，再向濾液中加入適量的鹽酸得到精鹽水進行分析；
（2）根據(jù)碳酸鈉和氯化鋇反應(yīng)會生成碳酸鋇沉淀和氯化鈉，和氯化鈣反應(yīng)會生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉進行分析；
（3）根據(jù)碳酸氫鈉在加熱的條件下生成碳酸鈉、水和二氧化碳進行分析；
（4）根據(jù)氨堿法制純堿的原理進行分析；
（5）根據(jù)確定純堿樣品含有的雜質(zhì)，可用反向思維方法，先確定白色沉淀，再推斷雜質(zhì)是什么進行分析；
（6）利用質(zhì)量守恒定律計算出二氧化碳的質(zhì)量，再根據(jù)化學(xué)方程式計算出碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，確定其等級；
（7）根據(jù)鹽酸具有揮發(fā)性分析回答．

解答 解：（1）A、一定溫度下，氯化鈉的溶解度是固定不變的，不會因攪拌就改變其溶解度，只會加快氯化鈉的溶解速度；故A錯誤；
B、③④兩步顛倒不會影響除掉鋇離子和鎂離子而形成沉淀；故B正確；
C、加入過量的氯化鋇溶液，可以將硫酸根離子轉(zhuǎn)化為沉淀，加過量碳酸鈉溶液，可以將鈣離子和反應(yīng)剩余的鋇離子轉(zhuǎn)化為沉淀，加過量氫氧化鈉溶液，可以將鎂離子轉(zhuǎn)化為沉淀，所以⑤操作中得到的沉淀共有四種；故C錯誤；
D、⑥操作中，加入適量鹽酸的目的是除去過量的氫氧化鈉和碳酸鈉從而得到氯化鈉溶液呈中性；故D正確．
故選：AC；
（2）碳酸鈉和氯化鋇反應(yīng)會生成碳酸鋇沉淀和氯化鈉，和氯化鈣反應(yīng)會生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉，所以加入碳酸鈉溶液的目的是：除去氯化鈣和過量的氯化鋇；
（3）碳酸氫鈉在加熱的條件下生成碳酸鈉、水和二氧化碳，化學(xué)方程式為：2NaHCO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O；
（4）根據(jù)氨堿法制純堿的原理：NaCl+NH₃+H₂O+CO₂=NaHCO₃+NH₄Cl  副產(chǎn)物為：NH₄Cl；
（5）由題意可知，滴加AgNO3溶液，有白色沉淀，此沉淀即AgCl，所以反應(yīng)物中一定有氯離子，并且樣品完全溶于水，由此可以推斷純堿樣品含有雜質(zhì)NaCl；
（6）從坐標(biāo)讀出燒杯總質(zhì)量的變化為：172.5-163.7=8.8g 是生成二氧化碳的質(zhì)量．
設(shè)產(chǎn)生8.8克二氧化碳需碳酸鈉的質(zhì)量為x
　Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
   106                                      44
　x                                         8.8g    
　$\frac{106}{x}$=$\frac{44}{8.8g}$
　　x=21.2g
Na₂CO₃%=$\frac{21.2g}{21.5g}$×100%=98.6%
因：98.0%＜98.6%＜98.8%
所以此樣品為合格品；
（7）稀鹽酸揮發(fā)出的HCl氣體隨CO₂氣體排出，從而導(dǎo)致所測純度偏大（或水蒸氣隨CO₂氣體排出，從而導(dǎo)致所測純度偏大）．
故答案為：（1）AC；
（2）除去氯化鈣和過量的氯化鋇；
（3）2NaHCO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O；
（4）：NH₄Cl；
（5）NaCl；
（6）合格；
（7）稀鹽酸揮發(fā)出的HCl氣體隨CO₂氣體排出，從而導(dǎo)致所測純度偏大．

點評 本題難度較大，主要考查了物質(zhì)的分離操作和除去雜質(zhì)的方法，要根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)選擇適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM行解答，培養(yǎng)學(xué)生對知識的應(yīng)用和理解的能力；在書寫化學(xué)方程式及計算過程一定要規(guī)范．