Question

19．我國(guó)化工專家侯德榜（1890-1974）的“侯氏制堿法”為世界制堿工業(yè)做出了突出貢獻(xiàn)．某化學(xué)興趣小組模擬“侯氏制堿法”制純堿并進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)．
Ⅰ．制備純堿：先以NaCl、NH₃、CO₂和水等為原料以及如圖所示裝置制取NaHCO₃，然后再將NaHCO₃制成Na₂CO₃．

（1）丙裝置中反應(yīng)的化學(xué)方程式為NH₃+CO₂+H₂O+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl．
（2）裝置乙的作用是除去CO₂中的HCl氣體．為防止污染空氣，尾氣中含有的氨氣（或NH₃）需要進(jìn)行吸收處理．
（3）由裝置丙中產(chǎn)生的NaHCO₃制取Na₂CO₃時(shí)，需要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作有：過(guò)濾、洗滌、灼燒．
Ⅱ工業(yè)制法獲得的純堿中常含有NaCl雜質(zhì)，用下述方法可以測(cè)定樣品中的NaCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
樣品mg$\frac{H_{2}O}{溶解}$溶液$\frac{過(guò)量氯化鋇溶液}{過(guò)濾}$沉淀$→_{洗滌}^{水}$$\frac{低溫烘干、冷卻、稱量}{\;}$固體ng
如何檢驗(yàn)氯化鋇溶液已過(guò)量靜置，向上層清液中繼續(xù)滴加BaCl₂溶液，若無(wú)白色沉淀生成，則證明BaCl₂已過(guò)量；
檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈所用到的試劑是AgNO₃溶液；樣品中NaCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為（1-$\frac{106n}{197m}$）×100%．

Answer 1

分析 Ⅰ．裝置甲是制備二氧化碳，氣體中含有氯化氫氣體對(duì)后續(xù)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生干擾，需要除去；裝置乙除去CO₂中的HCl氣體，裝置丙中是氨化的飽和食鹽水中通入二氧化碳生成碳酸氫鈉晶體，通過(guò)過(guò)濾得到晶體洗滌灼燒得到碳酸鈉，NaHCO₃轉(zhuǎn)化為Na₂CO₃的方法是固體加熱分解，尾氣中含有氨氣，不能排到空氣中，需要吸收．
（1）氨化的飽和食鹽水中通入二氧化碳，發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，析出碳酸氫鈉晶體；
（2）鹽酸易揮發(fā)，制取的二氧化碳中含有氯化氫，氯化氫能和碳酸氫鈉反應(yīng)，需除去，氨氣為大氣污染物，需進(jìn)行尾氣吸收；
（3）碳酸氫鈉為沉淀，需過(guò)濾洗滌、碳酸氫鈉不穩(wěn)定，在加熱條件下能分解生成碳酸鈉、水和二氧化碳．
Ⅱ．鋇離子除去硫酸根離子，鋇離子過(guò)量，再加氯化鋇不會(huì)生成沉淀；碳酸鋇晶體上附有氯離子，用硝酸銀溶液檢驗(yàn)洗液即可，生成ng固體為BaCO₃，根據(jù)碳守恒計(jì)算碳酸鈉的質(zhì)量，樣品mg為碳酸鈉和氯化鈉，樣品中NaCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{氯化鈉的質(zhì)量}{樣品總質(zhì)量}$×100%．

解答 解：Ⅰ．（1）氨氣、二氧化碳、水和氯化鈉發(fā)生反應(yīng)生成碳酸氫鈉和氯化銨，反應(yīng)方程式為NH₃+CO₂+H₂O+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl，
故答案為：NH₃+CO₂+H₂O+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（2）利用鹽酸制取二氧化碳時(shí)二氧化碳中常會(huì)含有氯化氫氣體，碳酸氫鈉能與鹽酸反應(yīng)，所以通過(guò)裝置乙飽和碳酸氫鈉的溶液是為了除掉二氧化碳中的氯化氫氣體，尾氣為氨氣、二氧化碳，氨氣為有刺激性氣味的氣體，為大氣污染物，為防止污染空氣，尾氣中含有的氨氣（或NH₃）需要進(jìn)行吸收處理，可用硫酸吸收，
故答案為：除去CO₂中的HCl氣體； 氨氣（或NH₃）；
（3）氨氣、二氧化碳、水和氯化鈉發(fā)生反應(yīng)生成碳酸氫鈉沉淀和氯化銨，通過(guò)過(guò)濾分離出碳酸氫鈉，并進(jìn)行洗滌，碳酸氫鈉受熱發(fā)生的反應(yīng)為：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，所以灼燒得到碳酸鈉，
故答案為：洗滌；灼燒；
Ⅱ．氯化鋇與硫酸鈉能反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀，則操作為：取少量上層清液于試管中，加入硫酸鈉溶液，若變渾濁，說(shuō)明溶液中含有鋇離子，則氯化鋇溶液已過(guò)量，反之則不是過(guò)量的，
故答案為：取少量上層清液于試管中，加入硫酸鈉，如果變渾濁則說(shuō)明氯化鋇是過(guò)量的，反之則不是過(guò)量的；
BaCl₂已過(guò)量，則再加氯化鋇不會(huì)生成沉淀，則實(shí)驗(yàn)方法為靜置，向上層清液中繼續(xù)滴加BaCl₂溶液，若無(wú)白色沉淀生成，則證明BaCl₂已過(guò)量，碳酸鋇晶體上吸附有氯離子，所以要進(jìn)行洗滌，向洗滌液中滴加硝酸銀溶液，如果不產(chǎn)生白色沉淀就說(shuō)明洗滌干凈，否則洗滌不干凈，生成ng固體為BaCO₃，物質(zhì)的量為：$\frac{ng}{197g/mol}$，故碳酸鈉的質(zhì)量為：$\frac{ng}{197g/mol}$，故氯化鈉的質(zhì)量為（m-$\frac{106n}{197}$），故質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（$\frac{m-\frac{106n}{197}}{m}$）=（1-$\frac{106n}{197m}$）×100%，
故答案為：靜置，向上層清液中繼續(xù)滴加BaCl₂溶液，若無(wú)白色沉淀生成，則證明BaCl₂已過(guò)量；AgNO₃溶液；（1-$\frac{106n}{197m}$）×100%．

點(diǎn)評(píng) 本題是一道有關(guān)工業(yè)制純堿知識(shí)的一道綜合實(shí)驗(yàn)題目，考查學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力，掌握制堿原理是解題的關(guān)鍵，題目難度中等．