Question

Ⅰ．現(xiàn)代工業(yè)常以氯化鈉為原料制備純堿，部分工藝流程如下：

已知NaHCO3在低溫下溶解度較小。

反應(yīng)Ⅰ：NaCl+CO2+NH3+H2ONaHCO3↓+NH4Cl，處理母液的兩種方法：

（1）向母液中加入石灰乳，可將其中________循環(huán)利用。

（2）向母液中通入NH3，加入細小的食鹽顆粒并降溫，可得到NH4Cl晶體。試寫出通入NH3后，溶解度較小的酸式碳酸鹽轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙舛容^大的碳酸鹽的離子方程式 ___________。

Ⅱ．某化學(xué)小組模擬“侯氏制堿法”，以NaCl、NH3、CO2和水等為原料以及下圖所示裝置制取NaHCO3，然后再將NaHCO3制成Na2CO3。

（1）裝置丙中冷水的作用是 ；

（2）由裝置丙中產(chǎn)生的NaHCO3制取Na2CO3時，需要進行的實驗操作有_______、洗滌、灼燒。NaHCO3轉(zhuǎn)化為Na2CO3的化學(xué)方程式為 ；

（3）若在（2）中灼燒的時間較短，NaHCO3將分解不完全，該小組對一份加熱了t1 min的NaHCO3 樣品的組成進行了以下探究。

取加熱了t1 min的NaHCO3樣品29．6 g完全溶于水制成溶液，然后向此溶液中緩慢地滴加稀鹽酸，并不斷攪拌。隨著鹽酸的加入，溶液中有關(guān)離子的物質(zhì)的量的變化如圖所示。

則曲線a對應(yīng)的溶液中的離子是___________（填離子符號下同）；曲線c對應(yīng)的溶液中的離子是___________；該樣品中NaHCO3和Na2CO3的物質(zhì)的量之比是 ； 21

（4）若取21．0 g NaHCO3固體，加熱了t2 rnin后，剩余固體的質(zhì)量為l4．8 g。如果把此剩余固體全部加入到200 mL 2 mol?L—1的鹽酸中，則充分反應(yīng)后溶液中H+ 的物質(zhì)的量濃度為____________（設(shè)溶液體積變化忽略不計）

 

Answer 1

Ⅰ（1）NH3

（2）HCO3–+NH3=NH4++CO32–

Ⅱ．（1）冷卻，使碳酸氫鈉晶體析出

（2）過濾 2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑

（3）Na+ HCO3- 1:2

（4）0．75 mol/L

【解析】

試題分析：Ⅰ（1）向分離出NaHCO3晶體后的母液NH4Cl中加入過量石灰乳，發(fā)生的反應(yīng)有Ca（OH）2+2NH4Cl=2NH3↑+2H2O+CaCl2，最終產(chǎn)物為氯化鈣、氨氣，其中氨氣可再利用，故答案為：NH3；

（2）通入NH3后，溶解度較小的酸式碳酸鹽轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙舛容^大的碳酸鹽的離子方程式HCO3–+NH3=NH4++CO32–。

Ⅱ．（1）裝置丙中冷水的作用是降溫，使碳酸氫鈉晶體析出。

（2）由裝置丙中產(chǎn)生的NaHCO3發(fā)生的反應(yīng)為，NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl；制取Na2CO3時需要過濾得到晶體，洗滌后加熱灼燒得到碳酸鈉；2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑

（3）溶液中有關(guān)離子的物質(zhì)的量的變化為：鈉離子始終不變，碳酸根離子減小，碳酸氫根離子濃度增大，當(dāng)碳酸根離子全部轉(zhuǎn)化為碳酸氫根離子，再滴入鹽酸和碳酸氫根離子反應(yīng)生成二氧化碳，碳酸氫根離子減小，所以c曲線表示的是碳酸氫根離子濃度變化；碳酸根離子濃度0．2mol/L；碳酸氫根離子濃度為0．1mol/L；樣品中NaHCO3和Na2CO3的物質(zhì)的量之比是1：2； 故答案為：Na+ ，HCO3-； 1：2；

（4）若取21g NaHCO3固體物質(zhì)的量=21g/84g/mol=0．25mol，

加熱了t1min后，剩余固體的質(zhì)量為14．8g．依據(jù)化學(xué)方程式存在的質(zhì)量變化計算：

2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O △m

 2   1           62

0．2mol  0．1mol           21g-14．8g

反應(yīng)后NaHCO3物質(zhì)的量=0．25mol-0．2mol=0．05mol；NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑；消耗氯化氫物質(zhì)的量0．05mol；

Na2CO3物質(zhì)的量=0．1mol，Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑，消耗氯化氫物質(zhì)的量0．2mol；

剩余氯化氫物質(zhì)的量=0．200L×2mol/L-0．05mol-0．2mol=0．15mol，剩余溶液中c（H+）=

0．15mol/0．2L=0．75mol/L故答案為：0．75mol/L

考點：工業(yè)制純堿的原理分析，生產(chǎn)過程中的物質(zhì)變化，混合物成分的分析判斷和圖象定量分析計算應(yīng)用。