Question

某校化學(xué)興趣小組參觀制堿廠后，獲得以下信息并對相關(guān)問題進行研究．
【產(chǎn)品與原理】該廠采用“侯氏制堿法”生產(chǎn)化工產(chǎn)品--純堿（Na₂CO₃）和化肥NH₄Cl．
生產(chǎn)原理是：將NH₃和CO₂通入飽和食鹽水中得到NaHCO₃和NH₄Cl的混合物，反應(yīng)為：NaCl（飽和）+NH₃+CO₂+H₂O═NaHCO₃↓+NH₄Cl；分離出NaHCO₃，加熱制得純堿．
【生產(chǎn)流程】

【相關(guān)資料】
（1）NH₄Cl

△   .

NH₃↑+HCl↑
（2）已知20℃時有關(guān)物質(zhì)的溶解度如下（氣體指1體積水中能溶解的氣體體積）

物質(zhì)	NaCl	NaHCO3	NH4Cl	NH3	CO2
溶解度	36.0g	9.6g	37.2g	710	0.9

【問題討論】：
（1）氨堿工業(yè)最關(guān)鍵的一步是：在加壓的條件下不斷向飽和的氨鹽水中通入二氧化碳氣體，溶液中會有碳酸氫鈉晶體析出．試分析該流程需要加壓條件的原因是：

 

．
（2）反應(yīng)①中發(fā)生了兩個反應(yīng)，寫出其中的一個化學(xué)方程式：

 

．
（3）反應(yīng)③中得到純堿的化學(xué)方程式為：

 

．
（4）溶液B中的溶質(zhì)有

 

（至少寫出兩種）．
（5）上述生產(chǎn)流程中可循環(huán)使用的是

 

（填序號）．
A．揮發(fā)性氣體C        B．溶液D       C．氫氧化鎂      D．化肥NH₄Cl
（6）在氨堿工業(yè)處理剩余的氯化銨溶液時．為何不直接蒸發(fā)結(jié)晶析出氯化銨固體？

 

．
【組成確定】
（1）稱取一定質(zhì)量的純堿樣品，經(jīng)多次充分加熱后，再稱重，質(zhì)量無變化；
（2）另取少量純堿樣品加入適量水，樣品完全溶解，向該溶液中加入過量稀HNO₃，再滴加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)

 

（寫化學(xué)式）．
（3）某研究性學(xué)習(xí)小組對剛生產(chǎn)出的純堿產(chǎn)品進行檢測．取22克該樣品于燒杯中，加水將其溶解，然后逐滴加入溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為14.6%的稀鹽酸并不斷振蕩．
首先發(fā)生的反應(yīng)是：Na₂CO₃+HCl═NaHCO₃+NaCl；
然后發(fā)生的反應(yīng)是：NaHCO₃+HCl═NaCl+H₂O+CO₂↑；
在上述過程中燒杯中溶液質(zhì)量與加入稀鹽酸質(zhì)量的關(guān)系如圖甲所示．

①請你根據(jù)圖甲提供的信息，在圖乙的坐標系中畫出檢測過程中產(chǎn)生CO₂的質(zhì)量隨滴加鹽酸質(zhì)量的變化曲線．（標明二氧化碳質(zhì)量的相應(yīng)數(shù)值）
②計算該樣品中純堿的質(zhì)量分數(shù)．（計算結(jié)果用百分數(shù)表示，保留到小數(shù)點后一位）

Answer 1

考點：純堿的制取,氯化鈉與粗鹽提純,鹽的化學(xué)性質(zhì),根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式的計算

專題：常見的鹽 化學(xué)肥料

分析：【問題討論】
（1）了解氨堿工業(yè)最關(guān)鍵的一步：碳酸氫鈉晶體析出；
（2）根據(jù)鹽的溶解性可知，在第一次反應(yīng)后溶液中只剩NaCl、Na₂CO₃、NaOH，所以在加入鹽酸后Na₂CO₃、NaOH可與鹽酸反應(yīng)生成NaCl等；
（3）根據(jù)題干中提供的侯氏制堿法的反應(yīng)原理可分析得出答案，另外值得注意的是NaHCO₃不會全部析出，肯定會有部分溶解在溶液中；
（4）由圖可知，推測溶液B中的溶質(zhì)；
（5）揮發(fā)性氣體C是二氧化碳，溶液D是可能含有NaCl等多種溶質(zhì)的混合物，因為給出的信息不足無法判斷其具體組成，但二氧化碳和氯化鈉在上述生產(chǎn)流程中都可以循環(huán)使用；
（6）根據(jù)氯化銨受熱易分解的性質(zhì)，進行分析．
【組成確定】
（2）根據(jù)“滴加AgNO₃溶液，有白色沉淀”，則一定含有氯離子，進行推測；
（3）①計算出開始產(chǎn)生二氧化碳的點和不再產(chǎn)生二氧化碳的點即可繪得變化的曲線，
②要計算碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)，需要求得碳酸鈉的質(zhì)量．

解答：解：
【問題討論】
（1）氨堿工業(yè)最關(guān)鍵的一步是：在加壓的條件下不斷向飽和的氨鹽水中通入二氧化碳氣體，溶液中會有碳酸氫鈉晶體析出．試分析該流程需要加壓條件的原因是：增大二氧化碳在水中的溶解度；
（2）由圖可知，反應(yīng)①中與鹽酸反應(yīng)的物質(zhì)有NaOH和Na₂CO₃，故反應(yīng)方程式為：NaOH+HCl═NaCl+H₂O或Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑；
（3）反應(yīng)③中得到純堿的化學(xué)方程式為：2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．
（4）由圖可知，溶液B中的溶質(zhì)有NaHCO₃、NaCl、NH₄Cl、NH₄HCO₃四種；
（5）揮發(fā)性氣體C是二氧化碳，溶液D是可能含有NaCl等多種溶質(zhì)的混合物，因為給出的信息不足無法判斷其具體組成，但二氧化碳和氯化鈉在上述生產(chǎn)流程中都可以循環(huán)使用，即A、B；
（6）在氨堿工業(yè)處理剩余的氯化銨溶液時．因為氯化銨受熱易分解，所以不直接蒸發(fā)結(jié)晶析出氯化銨固體．
【組成確定】
（2）根據(jù)“滴加AgNO₃溶液，有白色沉淀”，則一定含有氯離子，進行推測：由上述實驗可確定純堿樣品含有雜質(zhì) NaCl；
（3）①據(jù)圖甲可以看出，當加入鹽酸的量為50g時開始產(chǎn)生二氧化碳，當加入鹽酸的量為100g時不再生成二氧化碳，設(shè)產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量為x，則有
NaHCO₃+HCl═NaCl+H₂O+CO₂↑．
       36.5          44
      50g×14.6%      x
 則

36.5

50g×14.6%

=

44

x

，解得x=8.8g
所以本題答案為：


②根據(jù)題意可以看出，與碳酸鈉反應(yīng)的鹽酸共有100g，設(shè)碳酸鈉的質(zhì)量為y，則有
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
106    73 
y     100g×14.6% 
則

106

y

=

73

100g×14.6%

，解得y=21.2g
所以該樣品中純堿的質(zhì)量分數(shù)為：

21.2g

22g

×100%=96.4%
故答案為：【問題討論】（1）增大二氧化碳在水中的溶解度
（2）NaOH+HCl═NaCl+H₂O或者Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
（3）2NaHCO₃ 

△   .

 Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑
（4）NaHCO₃和NH₄Cl；
（5）AB；
（6）氯化銨受熱易分解
【組成確定】
（2）NaCl；  （3）①②96.4%（過程略）

點評：本題考查了碳酸鈉的制取以及有關(guān)的計算，完成此題，可以依據(jù)已有的知識結(jié)合題干提供的信息進行．