Question

11．純堿是重要的化工原料
（一）制備探究：如圖是工業(yè)生產純堿的主要流程示意圖．


【查閱資料】①粗鹽水中含有雜質MgCl₂、CaCl₂；②常溫下，NH₃極易溶于水，CO₂能溶于水，③NaHCO₃加熱易分解，Na₂CO₃加熱不易分解．
（1）寫出除去粗鹽水中MgCl₂、CaCl₂的化學方程式：MgCl₂+2NaOH=Mg（OH）₂↓+2NaCl，CaCl₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaCl．
（2）在工業(yè)生產純堿工藝流程中，先“氨化”后“碳酸化”的目的是有利于溶液吸收CO₂氣體，“碳酸化”時，NaCl、NH₃、CO₂　和H₂O相互作用析出NaHCO₃，寫出該反應的化學方程式NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃+NH₄Cl．
（3）“碳酸化”后過濾獲得的NH₄Cl可用作氮肥，也可先加熱（填“加熱”或“冷卻”）NH₄Cl溶液，再加入熟石灰獲得循環(huán)使用的物質是NH₃；
（4）煅燒制得純堿的化學方程式是2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．
（二）成分探究
【提出問題】純堿樣品中含有哪些雜質？
【猜想】猜想一：可能含有NaHCO₃； 猜想二：可能含有NaCl；猜想三：NaHCO₃和NaCl．
【實驗探究】確定純堿中是否含NaHCO₃．實驗裝置和主要實驗步驟如下：

①稱量D、E裝置總質量為200.0g，將10.6 0g純堿試樣放入錐形瓶中，按上圖組裝后打開活塞K₁和K₂，關閉K₃，緩緩鼓入一段時間空氣；
②關閉活塞K₁和K₂，打開K₃，加入足量稀硫酸，待錐形瓶中不再產生氣泡時，再次打開止水夾K₁，從導管a處再次緩緩鼓入空氣；
③一段時間后再次稱量裝置D、E的總質量為204.84g．
【實驗討論】
（5）加入樣品前還應檢查裝置氣密性；
（6）裝置A的作用是除去空氣中的二氧化碳，裝置C的作用是除去二氧化碳中的水；裝置E的作用是吸收從D中帶出的水；
（7）反應結束后打開止水夾K₁，緩緩鼓入空氣的目的是將生成的二氧化碳全部送到D中，裝置B中一定發(fā)生的化學反應方程式為Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑裝置D中的化學反應方程式為CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．
（8）裝置B中生成CO₂的質量為4.84 g．通過計算說明純堿中A含NaHCO₃（填字母）．
A．一定        B．一定不       C．可能          D．無法確定
計算過程（已知Na₂CO₃相對分子質量為106、NaHCO₃相對分子質量為84）：
（9）另取10.6樣品，加入a g 14.6%的鹽酸恰好完全反應，再將所得溶液蒸干后得到固體的質量為W，當W的值滿足W＞0.234a條件時，樣品中含有NaCl．

Answer 1

分析 （1）根據除去粗鹽水中MgCl₂、CaCl₂用的試劑是氫氧化鈉溶液和碳酸鈉溶液進行解答；
（2）根據在工業(yè)生產純堿工藝流程中，先“氨化”后“碳酸化”的目的是有利于溶液吸收CO₂氣體以及氯化鈉、氨氣、二氧化碳和水反應生成碳酸氫鈉和氯化銨進行解答；
（3）根據“碳酸化”后過濾獲得的NH₄Cl含有氮元素、氯化銨不穩(wěn)定受熱易分解或遇到堿放出氨氣進行解答；
（4）根據碳酸氫鈉受熱分解生成碳酸鈉、水和二氧化碳進行解答；
【猜想三】根據純堿樣品中還可能含有NaHCO₃和 NaCl進行解答；
（5）根據加入樣品前還應檢查裝置氣密性進行解答；
（6）根據空氣中含有二氧化碳，裝置A的作用是除去空氣中的二氧化碳、濃硫酸和堿石灰具有吸水性進行解答；
（7）根據反應結束后打開止水夾K₁，緩緩鼓入空氣的目的是將生成的二氧化碳全部送到D中、碳酸鈉和硫酸反應生成硫酸鈉、水和二氧化碳以及氫氧化鈉溶液和二氧化碳反應生成碳酸鈉和水進行解答；
（8）根據D、E增加的質量為二氧化碳的質量進行解答；
（9）根據碳酸鈉和鹽酸反應生成氯化鈉、水和二氧化碳，假設全部是碳酸鈉求出增加的質量進行解答．

解答 解：（1）除去粗鹽水中MgCl₂、CaCl₂用的試劑是氫氧化鈉溶液和碳酸鈉溶液，反應的化學方程式分別為：MgCl₂+2NaOH=Mg（OH）₂↓+2NaCl、CaCl₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2Na Cl；
（2）在工業(yè)生產純堿工藝流程中，先“氨化”后“碳酸化”的目的是有利于溶液吸收CO₂氣體；氯化鈉、氨氣、二氧化碳和水反應生成碳酸氫鈉和氯化銨，反應的化學方程式為：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃+NH₄Cl；
（3）“碳酸化”后過濾獲得的NH₄Cl含有氮元素，所以可用作氮肥；氯化銨不穩(wěn)定受熱易分解或遇到堿放出氨氣，也可先加熱NH₄Cl溶液，再加入熟石灰獲得循環(huán)使用的物質是NH₃（或氨氣）；
（4）碳酸氫鈉受熱分解生成碳酸鈉、水和二氧化碳，反應的化學方程式為：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
【猜想三】純堿樣品中還可能含有NaHCO₃和 NaCl的混合物；
（5）加入樣品前還應檢查裝置氣密性；
（6）空氣中含有二氧化碳，裝置A的作用是除去空氣中的二氧化碳；濃硫酸和堿石灰具有吸水性，裝置C的作用是除去二氧化碳中的水；裝置E的作用是吸收從D中帶出的水；
（7）反應結束后打開止水夾K₁，緩緩鼓入空氣的目的是將生成的二氧化碳全部送到D中；碳酸鈉和硫酸反應生成硫酸鈉、水和二氧化碳，反應的化學方程式為：Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑；氫氧化鈉溶液和二氧化碳反應生成碳酸鈉和水，反應的化學方程式為：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O；
（8）根據D、E增加的質量為二氧化碳的質量，裝置B中生成CO₂的質量=204.84g-200.0g=4.84g；
假設10.6g樣品全為碳酸鈉，生成二氧化碳的質量為x
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106                    44
10.6g                   x
$\frac{106}{10.6g}$=$\frac{44}{x}$
x=4.4g
4.4g＜4.84g
所以樣品中含有碳酸氫鈉；
（9）根據碳酸鈉和鹽酸反應生成氯化鈉、水和二氧化碳，假設全部是碳酸鈉求出增加的質量．
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
       73    117
   ag×14.6%    W
$\frac{73}{ag×14.6%}$=$\frac{117}{W}$
W=0.234ag
所以當W的值滿足條件W＞0.234ag時，樣品中含有NaCl；
故答案為：（1）MgCl₂+2NaOH=Mg（OH）₂↓+2NaCl；CaCl₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2Na Cl；
（2）有利于溶液吸收CO₂氣體；NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃+NH₄Cl；
（3）氮；加熱；NH₃（或氨氣）；
（4）2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
【猜想三】NaHCO₃和 NaCl；
（5）檢查裝置氣密性；
（6）除去空氣中的二氧化碳； 除去二氧化碳中的水；吸收從D中帶出的水；
（7）將生成的二氧化碳全部送到D中；Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑；CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O；
（8）4.84； A；
假設10.6g樣品全為碳酸鈉，生成二氧化碳的質量為x
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106                    44
10.6g                   x
$\frac{106}{10.6g}$=$\frac{44}{x}$
x=4.4g
4.4g＜4.84g
所以樣品中含有碳酸氫鈉；
（9）W＞0.234a

點評 此題考查了物質的提純、化學實驗基本操作、實驗結果的處理等知識，難度較大．