Question

3．某研究小組以粗鹽和碳酸氫銨（NH₄HCO₃）為原料，采用以下流程制備純堿和氯化銨．
已知鹽的熱分解溫度：NH₄HCO₃ 36℃； NaHCO₃ 270℃； NH₄Cl 340℃； Na₂CO₃＞850℃

（1）粗鹽中含有Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等雜質(zhì)離子，使用的試劑有：①NaOH  ②BaCl₂③HCl ④Na₂CO₃，其加入的順序合理的是B
A．①③④②B．①②④③C．③②④①D．①②③④
過濾中用到玻璃棒的作用是引流；
（2）如何判斷粗鹽中SO₄^2-是否已除盡？取少量除雜后的樣品于試管中，滴加適量氯化鋇溶液，若無白色沉淀產(chǎn)生，則含SO₄^2-已除盡；
（3）從NaCl溶液到沉淀1的過程中，需蒸發(fā)濃縮．在加入固體NH₄HCO₃之前進(jìn)行蒸發(fā)濃縮優(yōu)于在加入NH₄HCO₃之后，原因是可避免NH₄HCO₃的分解；
（4）寫出沉淀1受熱分解的化學(xué)方程式2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
（5）為提高NH₄Cl產(chǎn)品的產(chǎn)率和純度，需在濾液中加入氨水，理由是抑制NH₄⁺水解；使NaHCO₃轉(zhuǎn)化為Na₂CO₃；步驟X包括的操作有補(bǔ)充煮沸時(shí)損失的NH₃蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾；
（6）采用“甲醛法”測(cè)定工業(yè)產(chǎn)品中氯化銨的純度（假定雜質(zhì)不與甲醛反應(yīng)），反應(yīng)原理為：4NH₄Cl+6HCHO→（CH₂）₆N₄+4HCl+6H₂O 某技術(shù)人員稱取1.5g該樣品溶于水，加入足量的甲醛并加水配成100mL溶液．從中取出10mL，滴入酚酞再用0.1mol/L的NaOH溶液滴定，到滴定終點(diǎn)時(shí)消耗NaOH溶液25.00mL．則該樣品中氯化銨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為89.2%．

Answer 1

分析 根據(jù)題中流程可知，粗鹽水提純后得氯化鈉溶液，經(jīng)蒸發(fā)濃縮后，溫度控制在30℃～35℃，防止碳酸氫按分解，加入碳酸氫銨，生成沉淀1為碳酸氫鈉，濾液1主要為氯化銨，氯化銨溶液中加入氨水，可抑制銨根離子的水解，經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾可得沉淀2為氯化銨固體，經(jīng)洗滌、干燥得純凈的氯化銨，濾液2中含有少量的氯化銨和碳酸氫鈉，
（1）粗鹽中含有Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等雜質(zhì)離子，使用的試劑有：①NaOH  ②BaCl₂③HCl ④Na₂CO₃，根據(jù)前面加入的物質(zhì)是過量的，在后面加入的物質(zhì)在除去溶液中原來的雜質(zhì)外還要將前面加入的試劑雜質(zhì)除去，據(jù)此判斷；過濾中用到玻璃棒的作用是引流；
（2）樣品中加入適量的氯化鋇溶液可判斷粗鹽中SO₄^2-是否已除盡；
（3）蒸發(fā)濃縮時(shí)溶液要加熱，而NH₄HCO₃在36℃開始分解，據(jù)此答題；
（4）碳酸氫鈉受熱分解生成碳酸鈉、二氧化碳和水；
（5）氨水能抑制銨根離子的水解，同時(shí)能使NaHCO₃轉(zhuǎn)化為Na₂CO₃，并補(bǔ)充煮沸時(shí)損失的NH₃，從氯化銨溶液得到氯化銨固體可以通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾的方法；
（6）由滴定用去的氫氧化鈉的物質(zhì)的量計(jì)算出鹽酸的物質(zhì)的量，根據(jù)方程式4NH₄Cl+6HCHO→（CH₂）₆N₄+4HCl+6H₂O，計(jì)算出氯化銨的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算出樣品中氯化銨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）粗鹽中含有Ca²⁺用Na₂CO₃除去，Mg²⁺用NaOH除去，SO₄^2-用BaCl₂除去，考慮到除SO₄^2-時(shí)，滴加過量的BaCl₂，引入的Ba²⁺也需要用Na₂CO₃溶液除去，故正確的操作順序?yàn)橄鹊渭舆^量NaOH溶液，再滴加過量BaCl₂溶液，然后滴加過量Na₂CO₃溶液，過濾后最后濾液里滴加稀鹽酸酸化，選項(xiàng)B符合題意；過濾操作中使用玻璃棒起引流作用，
故答案為：B；引流；
（2）判斷粗鹽中SO₄^2-是否已除盡，實(shí)際檢驗(yàn)SO₄^2-是否存在，可選擇BaCl₂溶液來檢驗(yàn)，具體操作是：取少量除雜后的樣品于試管中，滴加適量氯化鋇溶液，若無白色沉淀產(chǎn)生，則含SO₄^2-已除盡，
故答案為：取少量除雜后的樣品于試管中，滴加適量氯化鋇溶液，若無白色沉淀產(chǎn)生，則含SO₄^2-已除盡；
（3）NH₄HCO₃很不穩(wěn)定受熱易分解，在加NH₄HCO₃前加熱濃縮NaCl溶液，可避免NH₄HCO₃的分解，
故答案為：可避免NH₄HCO₃的分解；
（4）沉淀1是NaHCO₃，其受熱分解的方程式為：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，
故答案為：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
（5）NH₄Cl是強(qiáng)酸弱堿鹽易水解，且水解生成的HCl有揮發(fā)性，NH₃•H₂O不穩(wěn)定，易分解放出NH₃，故加熱過程中添加氨水，可抑制水解，補(bǔ)充揮發(fā)的氨，有利于提高NH₄Cl的產(chǎn)率和純度；步驟X的操作目的是從溶液里析出NH₄Cl晶體，因此需加熱濃縮、冷卻結(jié)晶并過濾，為提高NH₄Cl產(chǎn)品的產(chǎn)率和純度，需在濾液中加入氨水，理由是：抑制NH₄⁺水解；使NaHCO₃轉(zhuǎn)化為Na₂CO₃ ，步驟X包括的操作有：補(bǔ)充煮沸時(shí)損失的NH₃蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾，
故答案為：抑制NH₄⁺水解；使NaHCO₃轉(zhuǎn)化為Na₂CO₃；補(bǔ)充煮沸時(shí)損失的NH₃蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾；
（6）采用“甲醛法”測(cè)定工業(yè)產(chǎn)品中氯化銨的純度其原理是
4NH₄Cl+6HCHO→（CH₂）₆N₄+4HCl+6H₂O，再用NaOH溶液滴定，根據(jù)原子守恒規(guī)律可得關(guān)系式：NH₄Cl-HCl-NaOH，可知滴定時(shí)消耗NaOH的物質(zhì)的量就是原產(chǎn)品中NH₄Cl的物質(zhì)的量，10mL溶液消耗NaOH的物質(zhì)的量為0.1mol/L×0.025L=0.00025mol，則樣品中NH₄Cl的物質(zhì)的量為0.00025mol×10=0.025mol，質(zhì)量為0.025mol×53.5g•mol^-1=1.3375g，該樣品中氯化銨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{1.3375g}{1.5g}$×100%=89.2%，
故答案為：89.2%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查侯氏制堿法、溶解度、物質(zhì)的分離提純、物質(zhì)含量測(cè)定等，題目難度中等，側(cè)重考查學(xué)生對(duì)流程的分析和基礎(chǔ)知識(shí)的靈活的應(yīng)用．