Question

19．純堿（Na₂CO₃） 在生產(chǎn)生活中具有廣泛的用途．以下是實(shí)驗(yàn)室模擬制堿原理制取Na₂CO₃的流程圖：

已知：向飽和食鹽水中通入NH₃、CO₂后發(fā)生的反應(yīng)為NaCl+NH₃+CO₂+H₂O→NaHCO₃↓+NH₄Cl．請回答以下問題：
（1）粗鹽中含有的雜質(zhì)離子有Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等．
①精制除雜的步驟順序a→c→d→e→b（填字母編號）．
a．粗鹽溶解，濾去沉渣；
b．加入鹽酸調(diào)pH；
c．加入Ba（OH）₂溶液；
d．加入Na₂CO₃溶液；e．過濾
②向飽和食鹽水中先通入NH₃，后通入CO₂，理由是NH₃易溶于水，有利于吸收溶解度不大的CO₂．
（2）灼燒固體A制Na₂CO₃應(yīng)在a（填字母序號）中進(jìn)行．
a．坩堝　　b．蒸發(fā)皿　　c．燒杯　　d．錐形瓶
證明濾液A中含有NH₄⁺的方法是取少量濾液A于試管中，加入足量NaOH溶液并加熱，產(chǎn)生能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)色的氣體，證明A中含有NH₄⁺．
對濾液A進(jìn)行重結(jié)晶能夠獲得NH₄HCO₃，向pH=13含Na⁺、K⁺的溶液中加入少量NH₄HCO₃，使pH降低，反應(yīng)的離子方程式NH₄⁺+HCO₃^-+2OH^-=NH₃•H₂O+CO₃^2-+H₂O．
（3）寫出灼燒發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+Na₂CO₃+H₂O．產(chǎn)品純堿中含有碳酸氫鈉，若加熱前固體質(zhì)量為a g，充分加熱后質(zhì)量變?yōu)閎 g，則純堿中
碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)ω（NaHCO₃）=$\frac{84（a-b）}{31a}$．

Answer 1

分析 （1）據(jù)根據(jù)SO₄^2-、Ca ²⁺、Mg²⁺等易轉(zhuǎn)化為沉淀而被除去，以及根據(jù)不能產(chǎn)生新雜質(zhì)的要求排序，前面加入的過量溶液應(yīng)用后加入的溶液除去，最后加入適量的溶液；NH₃易溶于水，有利于吸收溶解度不大的CO₂；
（2）根據(jù)固體在坩堝加熱分解；
根據(jù)NH₄⁺的檢驗(yàn)方法：取少量濾液A于試管中，加入足量NaOH溶液并加熱，產(chǎn)生能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)色的氣體，證明A中含有NH₄⁺；NH₄⁺和HCO₃^-都能與氫氧根離子反應(yīng)；
（3）灼燒是將碳酸氫鈉分解成碳酸鈉；根據(jù)碳酸氫鈉受熱分解前后的固體質(zhì)量變化可求得碳酸氫鈉的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算純堿中碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）①SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺等分別與Ba（OH）₂溶液、Na₂CO₃溶液、Ba（OH）₂溶液反應(yīng)生成沉淀，可再通過過濾除去，Na₂CO₃溶液能除去過量的Ba（OH）₂溶液，鹽酸能除去過量的Na₂CO₃溶液和NaOH溶液，所以應(yīng)先加Ba（OH）₂溶液再加Na₂CO₃溶液，過濾，最后加入鹽酸，
故答案為：c；d；e；
②NH₃易溶于水，有利于吸收溶解度不大的CO₂，所以向飽和食鹽水中先通入NH₃，后通人CO₂，
故答案為：NH₃易溶于水，有利于吸收溶解度不大的CO₂；
（2）灼燒固體碳酸氫鈉制Na₂CO₃，在坩堝加熱分解，取少量濾液A于試管中，加入足量NaOH溶液并加熱，產(chǎn)生能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)色的氣體，證明A中含有NH₄⁺，NH₄⁺和HCO₃^-都能與氫氧化鈉反應(yīng)：NH₄⁺+HCO₃^-+2OH^-=NH₃•H₂O+CO₃^2-+H₂O；
故答案為：a；取少量濾液A于試管中，加入足量NaOH溶液并加熱，產(chǎn)生能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)色的氣體，證明A中含有NH₄⁺；NH₄⁺+HCO₃^-+2OH^-=NH₃•H₂O+CO₃^2-+H₂O；
（3）灼燒是將碳酸氫鈉分解成碳酸鈉，反應(yīng)的方程式為2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+Na₂CO₃+H₂O，加熱前固體質(zhì)量為a g，充分加熱后質(zhì)量變?yōu)閎 g，固體的質(zhì)量差為（a-b）g，
2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+Na₂CO₃+H₂O△m
2×84            106          62
m                            （a-b）g
m=$\frac{84（a-b）}{31}$g，
所以純堿中碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)ω（NaHCO₃）=$\frac{\frac{84（a-b）}{31}}{a}$=$\frac{84（a-b）}{31a}$，
故答案為：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+Na₂CO₃+H₂O；$\frac{84（a-b）}{31a}$．

點(diǎn)評 本題以制堿原理制取Na₂CO₃，涉及到物質(zhì)的除雜和提純，常見的實(shí)驗(yàn)操作，物質(zhì)的制備等，難度中等，培養(yǎng)了學(xué)生運(yùn)用知識的能力．