Question

某校化學(xué)興趣小組參觀制堿廠后，獲得以下信息并對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行研究．
[查閱資料]
①該廠采用“侯氏制堿法”生產(chǎn)的化工產(chǎn)品為純堿和氯化銨．
②生產(chǎn)原料粗鹽中含有少量可溶性雜質(zhì)（MgSO₄和CaCl₂）及不溶性雜質(zhì)．
③氯化銨分解的化學(xué)方程式是NH₄Cl

△   .

NH₃↑+HCl↑．
④部分生產(chǎn)流程如圖所示：

[問(wèn)題討論]
（1）此工業(yè)流程中操作 I之前依次加入四種物質(zhì)的順序有錯(cuò)誤，請(qǐng)寫出正確的加入順序

abdc或adbc或adcb

（填字母）；
（2）改正錯(cuò)誤順序后，溶液A中的溶質(zhì)有NaCl以及

NaOH和Na₂CO₃

，操作Ⅱ的名稱為

過(guò)濾

；
（3）寫出反應(yīng)（2）、（3）化學(xué)方程式

NaCl+NH₃+H₂O+CO₂=NaHCO₃+NH₄Cl

、

2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑

；
（4）上述生產(chǎn)流程中可循環(huán)使用的是

二氧化碳和氨氣

；
[組成確定]從上述制得的純堿產(chǎn)品稱取一定質(zhì)量樣品，經(jīng)多次充分加熱后，再稱重，質(zhì)量無(wú)變化；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(guò)量稀HNO₃，再滴加AgNO₃溶液，有白色沉淀．
（5）由上述實(shí)驗(yàn)可確定純堿樣品含有雜質(zhì)

NaCl

（寫化學(xué)式）；
[含量測(cè)定]
同學(xué)們?yōu)榱藴y(cè)定該純堿樣品的純度（假定只有（5）中的雜質(zhì)），設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：
（6）從上述制得純堿產(chǎn)品中取24克樣品，完全平均分成兩等份進(jìn)行甲、乙實(shí)驗(yàn)．
甲組實(shí)驗(yàn)：取其中一份，向其中加入過(guò)量的鹽酸，直至樣品中無(wú)氣泡冒出．充分加熱蒸發(fā)所得物質(zhì)并干燥、冷卻至室溫后稱量，所得固體質(zhì)量為12.9g．計(jì)算樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

72.3%

（精確到0.1%）；
乙組實(shí)驗(yàn)：取另一份，利用圖所示裝置，測(cè)出反應(yīng)后裝置C增重了3.96g（所加試劑均足量）．實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，發(fā)現(xiàn)乙組測(cè)定的碳酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)

偏大

（填“偏大”或“偏小”），其原因是

C中的堿石灰吸收了空氣中的二氧化碳和水蒸氣

．

Answer 1

分析：（1）向粗鹽中加入過(guò)量的水時(shí)，氯化鈉、硫酸鎂、氯化鈣等物質(zhì)溶解，形成溶液，再加入過(guò)量的氫氧化鈉除去硫酸鎂，再加入過(guò)量的氯化鋇除去生成的硫酸鈉，再加入過(guò)量的碳酸鈉除去氯化鈣和過(guò)量的氯化鋇；或再加入過(guò)量的氯化鋇除去硫酸鎂，再加入過(guò)量的氫氧化鈉除去生成的氯化鎂，再加入過(guò)量的碳酸鈉除去氯化鈣；或再加入過(guò)量的氯化鋇除去硫酸鎂，再加入過(guò)量的碳酸鈉除去氯化鈣，再加入過(guò)量的氫氧化鈉除去生成的氯化鎂；
（2）改正錯(cuò)誤順序后，溶液A中的溶質(zhì)有NaCl以及過(guò)量的NaOH 和Na₂CO₃；操作Ⅱ是過(guò)濾；
（3）氯化鈉、氨氣、水、二氧化碳等物質(zhì)反應(yīng)能生成碳酸氫鈉和氯化銨，碳酸氫鈉受熱分解能生成碳酸鈉、水和二氧化碳；
（4）二氧化碳和氨氣可以循環(huán)使用；
（5）氯化鈉和硝酸銀反應(yīng)能生成氯化銀沉淀和硝酸鈉；
（6）根據(jù)相關(guān)方面的數(shù)據(jù)可以計(jì)算碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，堿石灰能和吸收水和二氧化碳．

解答：解：（1）向粗鹽中加入過(guò)量的水時(shí)，氯化鈉、硫酸鎂、氯化鈣等物質(zhì)溶解，形成溶液，再加入過(guò)量的氫氧化鈉除去硫酸鎂，再加入過(guò)量的氯化鋇除去生成的硫酸鈉，再加入過(guò)量的碳酸鈉除去氯化鈣和過(guò)量的氯化鋇；或再加入過(guò)量的氯化鋇除去硫酸鎂，再加入過(guò)量的氫氧化鈉除去生成的氯化鎂，再加入過(guò)量的碳酸鈉除去氯化鈣；或再加入過(guò)量的氯化鋇除去硫酸鎂，再加入過(guò)量的碳酸鈉除去氯化鈣，再加入過(guò)量的氫氧化鈉除去生成的氯化鎂．
故填：abdc或adbc或adcb．
（2）改正錯(cuò)誤順序后，溶液A中的溶質(zhì)有NaCl以及NaOH 和Na₂CO₃，操作Ⅱ是過(guò)濾．
故填：NaOH 和Na₂CO₃；過(guò)濾．
（3）氯化鈉、氨氣、水、二氧化碳等物質(zhì)反應(yīng)能生成碳酸氫鈉和氯化銨，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NaCl+NH₃+H₂O+CO₂=NaHCO₃+NH₄Cl；碳酸氫鈉受熱分解的化學(xué)方程式為：
2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．
故填：NaCl+NH₃+H₂O+CO₂=NaHCO₃+NH₄Cl；2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．
（4）上述生產(chǎn)流程中可循環(huán)使用的是二氧化碳和氨氣．
故填：二氧化碳和氨氣．
（5）經(jīng)多次充分加熱后，再稱重，質(zhì)量無(wú)變化，說(shuō)明雜質(zhì)不是碳酸鈉，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(guò)量稀HNO₃，再滴加AgNO₃溶液，有白色沉淀，說(shuō)明沉淀是氯化銀，進(jìn)一步可以證明雜質(zhì)是氯化鈉，化學(xué)式是NaCl．
故填：NaCl．
（6）解：設(shè)12g樣品中碳酸鈉的質(zhì)量為X，與過(guò)量的鹽酸反應(yīng)生成的氯化鈉的質(zhì)量為m，
則氯化鈉的質(zhì)量為：12g-X，
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑，
  106            117
   X              m

106

117

=

X

m

，
m=

117

106

X，

117

106

X+12g-X=12.9g，
X=8.67g，
樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

8.67g

12g

×100%=72.3%．
故填：72.3%．     
因?yàn)镃中的堿石灰吸收了空氣中的二氧化碳和水蒸氣，所以乙組測(cè)定的碳酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大．
故填：偏大；C中的堿石灰吸收了空氣中的二氧化碳和水蒸氣．

點(diǎn)評(píng)：化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是化學(xué)實(shí)驗(yàn)最突出、最鮮明的部分，也是進(jìn)行分析推理得出結(jié)論的依據(jù)，掌握物質(zhì)的性質(zhì)和相互之間的反應(yīng)關(guān)系，有助于提高觀察實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的能力．所以，對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅要認(rèn)真觀察，還應(yīng)掌握設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的方法．