Question

8．碳酸鈉是重要的化工原料．以粗鹽為原料生產(chǎn)碳酸鈉的過程如下，回答下列問題：
【步驟一】粗鹽提純
粗鹽（含少量氯化鈣、氯化鎂等雜質）經(jīng)凈化得到食鹽水的主要流程如圖1所示．

（1）寫出碳酸鈉與氯化鈣反應的化學方程式CaCl₂+Na₂CO₃=2NaCl+CaCO₃↓．
（2）濾液中所含的溶質有NaCl、Na₂CO₃和NaOH．
（3）調(diào)節(jié)溶液pH，若使用酚酞溶液為指示劑，當觀察到溶液顏色恰好由A（填標號）變化時，說明溶液呈中性．
A．紅色至無色      B．無色至紅色    C．紅色至紫色
（4）流程中不用硫酸調(diào)節(jié)溶液PH的原因是會帶入新的雜質．
【步驟二】制碳酸氫鈉
用氯化鈉與碳酸氫銨（NH₄HCO₃）反應可制得碳酸氫銨（NaHCO₃）．
反應原理：NaCl+NH₄HCO₃═NaHCO₃↓+NH₄Cl
NaCl、NaHCO₃ 和NH₄Cl 的溶解度曲線如圖2所示．
（1）相同條件下，氯化鈉的溶解度大于氯化銨，應滿足的溫度范圍是0℃＜t＜20℃．
（2）20℃時，向100g 水中加入11.7g 的NaCl和15.8gNH₄HCO₃恰好完全反應，理論上可生成NaHCO₃的質量是多少？實際上從溶液中析出NaHCO₃固體的質量為多少？（寫出計算過程，結果保留至0.1g ）
（3）分離從溶液中析出的NaHCO₃固體應選擇圖3中的甲
（填“甲”或“乙”）裝置，該分離操作中玻璃棒的作用是引流．
（4）寫出圖3中玻璃儀器a 的名稱：漏斗．
【步驟三】制碳酸鈉
碳酸氫鈉加熱后可生成碳酸鈉、水和二氧化碳，寫出反應的化學方程式：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．

Answer 1

分析 【步驟一】（1）根據(jù)碳酸鈉與氯化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉進行分析；
（2）根據(jù)粗鹽中的雜質和所加試劑的反應進行分析；
（3）根據(jù)溶液的酸堿性及酸堿指示劑的變色情況進行分析；
（4）根據(jù)除雜質的原則，不引入新雜質進行分析；
【步驟二】（1）根據(jù)氯化鈉和氯化銨的溶解度曲線進行分析；
（2）根據(jù)11.7g的NaCl或15.8g的NH₄HCO₃，進行化學方程式計算，求得生成NaHCO₃的質量，進而求出實際上從溶液中析出NaHCO₃的固體質量；
（3）根據(jù)分離固、液體的操作選裝置，分析玻璃棒的作用；
（4）根據(jù)如圖3所示玻璃儀器寫出名稱；
【步驟三】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．

解答 解：【步驟一】（1）碳酸鈉與氯化鈣反應生成碳酸鈣和氯化鈉，化學方程式為：CaCl₂+Na₂CO₃=2NaCl+CaCO₃↓；
（2）粗鹽水中含有氯化鎂和氯化鈣等雜質，加入過量的氫氧化鈉溶液和碳酸鈉溶液后充分反應后，生成氯化鈉，所以濾液中還有剩余的氫氧化鈉溶液和碳酸鈉溶液；
（3）碳酸鈉和氫氧化鈉溶液都顯堿性，遇無色酚酞變紅，當溶液由紅色變?yōu)闊o色時，溶液變?yōu)橹行裕?br />（4）流程中不用硫酸調(diào)節(jié)溶液pH的原因是會產(chǎn)生Na₂SO₄，引入新雜質；
【步驟二】（1）有圖象可知：相同條件下，氯化鈉的溶解度大于氯化銨，應滿足的溫度范圍是0-20℃；
（2）設理論上生成的碳酸氫鈉質量為x
 NaCl+NH₄HCO₃═NaHCO₃↓+NH₄Cl
 58.5            84
 11.7g           x
$\frac{58.5}{11.7g}$=$\frac{84}{x}$
x=16.8g         
實際析出NaHCO₃固體的質量為：16.8g-9.7g=7.1g；
（3）固液分離應選擇圖3中的甲過濾裝置，玻璃棒在該操作中的作用是引流；
（4）如圖3所示玻璃儀器a的名稱是漏斗；
【步驟三】碳酸氫鈉在加熱的條件下生成碳酸鈉、水和二氧化碳，化學方程式為：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．
故答案為：【步驟一】（1）CaCl₂+Na₂CO₃=2NaCl+CaCO₃↓；
（2）NaCl、Na₂CO₃和NaOH；
（3）A；
（4）會帶入新的雜質；
【步驟二】（1）0℃＜t＜20℃；
（2）理論上生成的碳酸氫鈉為16.8g，實際析出NaHCO₃固體為7.1g；
（3）甲，引流；
（4）漏斗；
【步驟三】2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．

點評 本題難度比較大，涉及粗鹽提純的原理、除雜的原理、侯氏制堿法的原理等理論內(nèi)容，要通過該題認真總結解題思路．