Question

15．碳酸鈉是重要的化工原理．以粗鹽為原料生產(chǎn)碳酸鈉的過程如下，回答下列問題：
【步驟一】粗鹽提純

（1）寫出碳酸鈉與氯化鈣反應(yīng)的化學(xué)方程式CaCl₂+Na₂CO₃=2NaCl+CaCO₃↓．
（2）濾液中所含的溶質(zhì)有NaCl、Na₂CO₃和NaOH．
（3）調(diào)節(jié)溶液pH，若使用酚酞溶液為指示劑，當觀察到溶液顏色恰好由A（填標號）變化時，說明溶液呈中性．
A．紅色至無色    B．無色至紅色    C．紅色至紫色
（4）流程中不用硫酸調(diào)節(jié)溶液pH的原因是會帶入新的雜質(zhì)．
【步驟二】制碳酸氫鈉
用氯化鈉與碳酸氫銨（NH₄HCO₃）反應(yīng)可制得碳酸氫鈉（NaHCO₃）．
反應(yīng)原理：NaCl+NH₄HCO₃=NaHCO₃↓+NH₄Cl
NaCl、NaHCO₃和NH₄Cl的溶解度曲線如圖2所示．

（1）相同條件下，氯化鈉的溶解度大于氯化銨，應(yīng)滿足的溫度范圍是0℃＜t＜20℃．
（2）20℃時，向100g水中加入11.7g的NaCl和15.8g的NH₄HCO₃恰好完全反應(yīng)，理論上可生成NaHCO₃的質(zhì)量是多少？實際上從溶液中析出NaHCO₃的固體質(zhì)量為多少？（寫出計算過程，結(jié)果保留至0.1g）
（3）分離從溶液中析出的NaHCO₃固體應(yīng)選擇如圖3所示的甲（填“甲”或“乙”）裝置，該分離操作中玻璃棒的作用是引流．
（4）寫出如圖3所示玻璃儀器a的名稱：漏斗．
【步驟三】制碳酸鈉
碳酸氫鈉加熱后可生成碳酸鈉、水和二氧化碳，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．

Answer 1

分析 【步驟一】
（1）碳酸鈉與氯化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉，據(jù)此寫化學(xué)方程；
（2）根據(jù)粗鹽中的雜質(zhì)和所加試劑的反應(yīng)進行分析；
（3）根據(jù)溶液的酸堿性及酸堿指示劑的變色情況分析；
（4）根據(jù)除雜質(zhì)的原則，不引入新雜質(zhì)分析；
【步驟二】
（1）根據(jù)氯化鈉和氯化銨的溶解度曲線分析；
（2）根據(jù)11.7g的NaCl或15.8g的NH₄HCO₃，進行化學(xué)方程式計算，求得生成NaHCO₃的質(zhì)量，進而求出實際上從溶液中析出NaHCO₃的固體質(zhì)量；
（3）根據(jù)分離固、液體的操作選裝置，分析玻璃棒的作用；
（4）根據(jù)如圖3所示玻璃儀器寫出名稱；
【步驟三】根據(jù)題目信息寫出化學(xué)方程式即可．

解答 解：【步驟一】
（1）碳酸鈉與氯化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣和氯化鈉，其化學(xué)方程式為CaCl₂+Na₂CO₃=2NaCl+CaCO₃↓；
（2）粗鹽水中含有氯化鎂和氯化鈣等雜質(zhì)，加入過量的氫氧化鈉溶液和碳酸鈉溶液后充分反應(yīng)后，生成氯化鈉，所以濾液中還有剩余的氫氧化鈉溶液和碳酸鈉溶液；
（3）碳酸鈉和氫氧化鈉溶液都顯堿性，遇無色酚酞變紅，當溶液由紅色變?yōu)闊o色時，溶液變?yōu)橹行裕?br />（4）流程中不用硫酸調(diào)節(jié)溶液pH的原因是會產(chǎn)生Na₂SO₄，引入新雜質(zhì)；
【步驟二】
（1）有圖象可知：相同條件下，氯化鈉的溶解度大于氯化銨，應(yīng)滿足的溫度范圍是0-20℃；
（2）設(shè)理論上生成的碳酸氫鈉質(zhì)量為x．
 NaCl+NH₄HCO₃═NaHCO₃↓+NH₄Cl
 58.5            84
 11.7g           X【或用15.8g NH₄HCO₃計算也可】
$\frac{58.5}{11.7g}=\frac{84}{x}$          
X=16.8g         
實際析出NaHCO₃固體的質(zhì)量為：16.8g-9.7g=7.1g；
（3）固液分離應(yīng)選擇圖3中的甲過濾裝置，玻璃棒在該操作中的作用是引流；
（4）如圖3所示玻璃儀器a的名稱是漏斗；
【步驟三】
碳酸氫鈉加熱后的化學(xué)方程式為2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．
故答案為：
【步驟一】（1）CaCl₂+Na₂CO₃=2NaCl+CaCO₃↓ 
（2）NaCl、Na₂CO₃和NaOH （2分）
（3）A   （4）會帶入新的雜質(zhì)【或增加SO₄^2-離子、產(chǎn)生Na₂SO₄均可】
【步驟二】
（1）0℃＜t＜20℃
（2）解：設(shè)理論上生成的碳酸氫鈉質(zhì)量為x．
 NaCl+NH₄HCO₃═NaHCO₃↓+NH₄Cl
 58.5                 84
 11.7 g               X【或用15.8 g NH₄HCO₃計算也可】
$\frac{58.5}{11.7g}=\frac{84}{x}$          
X=16.8 g         
實際析出NaHCO₃固體的質(zhì)量為：16.8 g-9.7 g=7.1 g  
答：理論上生成的碳酸氫鈉為16.8 g．實際析出NaHCO₃固體為7.1 g．
（3）甲  引流
（4）漏斗
【步驟三】2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑

點評 本題難度比較大，涉及粗鹽提純的原理、除雜的原理、侯氏制堿法的原理等理論內(nèi)容，要通過該題認真總結(jié)解題思路．