Question

9．用芒硝（Na₂SO₄•10H₂O）制備純堿、氨明礬[NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O]的生產(chǎn)工藝流程如圖所示：
（已知：碳酸氫銨極易受熱分解；碳酸氫鈉的溶解度較小）

（1）溶液C中的主要溶質(zhì)是NH₄HCO₃
（2）請(qǐng)寫出將少量的氨明礬的水溶液滴加到Ba（OH）₂溶液中反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式NH₄⁺+Al³⁺+2SO₄^2-+2Ba²⁺+5OH^-=2BaSO₄↓+NH₃•H₂O+AlO₂^-+2H₂O
（3）過程 I中的反應(yīng)溫度不能超過40℃，其原因是NH₄HCO₃易受熱分解．
（4）運(yùn)用化學(xué)平衡原理解釋Na₂SO₄溶液稍過量的原因：HCO₃^2-（aq）+Na⁺（aq）?NaHCO₃（s），Na⁺濃度增大平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)．
（5）溶液E中的溶質(zhì)離子為NH₄⁺、SO₄^2-
（6）已知氨明礬的溶解度隨著溫度的升高而增大，過程 II中得到氨明礬的系列實(shí)驗(yàn)操作是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥．

Answer 1

分析 碳酸氫銨溶液中加入硫酸鈉，過濾得到濾渣與溶液A，而濾渣焙燒得到碳酸鈉與二氧化碳，可知濾渣為NaHCO₃，過程I利用溶解度不同發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)：2NH₄HCO₃+Na₂SO₄=2NaHCO₃↓+（NH₄）₂SO₄ ，濾液A中含有（NH₄）₂SO₄ 及溶解的NH₄HCO₃，加入硫酸，調(diào)節(jié)pH使NH₄HCO₃轉(zhuǎn)化二氧化碳與（NH₄）₂SO₄ ，得到溶液B為（NH₄）₂SO₄ 溶液，再加入硫酸鋁得銨明礬，D主要為剩余的NH₄HSO₄、Al₂（SO₄）₃，
（1）CO₂與氨水反應(yīng)生成NH₄HCO₃或（NH₄）₂CO₃，溶液C可以循環(huán)使用可以判斷為碳酸氫銨；
（2）少量的氨明礬的水溶液滴加到Ba（OH）₂溶液中反應(yīng)，銨明礬中離子全部反應(yīng)生成一水合氨、硫酸鋇和偏鋁酸鋇，結(jié)合電荷守恒和原子守恒配平書寫得到離子方程式；
（3）NH₄HCO₃易受熱分解；
（4）在平衡體系中增加一種反應(yīng)物的濃度，反應(yīng)正向進(jìn)行，提高另外反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率；
（5）A為（NH₄）₂SO₄和剩余的硫酸鹽和碳酸鹽，B主要為NH₄HSO₄，D主要為剩余的NH₄HSO₄、Al₂（SO₄）₃，E為（NH₄）₂SO₄；
（6）明礬銨的溶解度隨著溫度的升高而增大，故采用降溫結(jié)晶的方法分離，因?yàn)V液濃度低，所以需要濃縮；

解答 解：碳酸氫銨溶液中加入硫酸鈉，過濾得到濾渣與溶液A，而濾渣焙燒得到碳酸鈉與二氧化碳，可知濾渣為NaHCO₃，過程I利用溶解度不同發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)：2NH₄HCO₃+Na₂SO₄=2NaHCO₃↓+（NH₄）₂SO₄ ，濾液A中含有（NH₄）₂SO₄ 及溶解的NH₄HCO₃，加入硫酸，調(diào)節(jié)pH使NH₄HCO₃轉(zhuǎn)化二氧化碳與（NH₄）₂SO₄ ，得到溶液B為（NH₄）₂SO₄ 溶液，再加入硫酸鋁得銨明礬，D主要為剩余的NH₄HSO₄、Al₂（SO₄）₃．
（1）CO₂與氨水反應(yīng)生成NH₄HCO₃或（NH₄）₂CO₃，溶液C可以循環(huán)使用可以判斷為碳酸氫銨，
故答案為：NH₄HCO₃；
（2）少量的氨明礬的水溶液滴加到Ba（OH）₂溶液中反應(yīng)，銨明礬中離子全部反應(yīng)生成一水合氨、硫酸鋇和偏鋁酸鋇，結(jié)合電荷守恒和原子守恒配平離子方程式為：NH₄⁺+Al³⁺+2SO₄^2-+2Ba²⁺+5OH^-=2BaSO₄↓+NH₃•H₂O+AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：NH₄⁺+Al³⁺+2SO₄^2-+2Ba²⁺+5OH^-=2BaSO₄↓+NH₃•H₂O+AlO₂^-+2H₂O：
（3）NH₄HCO₃易受熱分解，故反應(yīng)應(yīng)控制溫度不能超過40℃，
故答案為：NH₄HCO₃易受熱分解；
（4）在平衡體系中增加一種反應(yīng)物的濃度，反應(yīng)正向進(jìn)行，提高另外反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，HCO₃^2-（aq）+Na⁺（aq）?NaHCO₃（s），Na⁺濃度增大平衡向正反應(yīng)方向移，故答案為：HCO₃^2-（aq）+Na⁺（aq）?NaHCO₃（s），Na⁺濃度增大平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；
（5）A為（NH₄）₂SO₄和剩余的硫酸鹽和碳酸鹽，B主要為NH₄HSO₄，D主要為剩余的NH₄HSO₄、Al₂（SO₄）₃，E為（NH₄）₂SO₄，溶液E中的溶質(zhì)離子為：NH₄⁺、SO₄^2-，故答案為：NH₄⁺、SO₄^2-；
（6）明礬銨的溶解度隨著溫度的升高而增大，故采用降溫結(jié)晶的方法分離，因?yàn)V液濃度低，所以需要濃縮，方法為蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶（冷卻結(jié)晶），故答案為：蒸發(fā)濃縮；蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶．

點(diǎn)評(píng) 本題考查制備實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、物質(zhì)組成的測定，明確工藝流程原理是解題關(guān)鍵，綜合考查學(xué)生分析解決問題的能力，題目難度中等．