Question

19．化學(xué)興趣小組利用廢燒堿（含少量Na₂CO₃、NaCl、MgCl₂、CaCl₂等）制Na₂CO₃•10H₂O．
【制取流程】

【相關(guān)資料】①Na₂CO₃+H₂O+CO₂=2NaHCO₃
②2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑
③在NaHCO₃溶液中加入BaCl₂溶液，可發(fā)生如下反應(yīng)：
2NaHCO₃+BaCl₂=BaCO₃↓+2NaCl+H₂O+CO₂↑
④碳酸鈉的飽和溶液在不同溫度下析出的晶體如圖所示：

【問題討論】
（1）濾渣主要成分為Mg（OH）₂和CaCO₃，產(chǎn)生Mg（OH）₂的化學(xué)方程式2NaOH+MgCl₂=2NaCl+Mg（OH）₂↓．
（2）操作Ⅰ需使用的玻璃儀器有：燒杯、漏斗和玻璃棒．
（3）取少量溶液B，加入BaCl₂溶液，充分混合，若觀察到出現(xiàn)氣泡（填現(xiàn)象），則溶液B中含NaHCO₃．
（4）結(jié)晶后，過濾時(shí)的溫度須低于32℃．
【組成確定】經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，組產(chǎn)品中不含NaCl．
（5）興趣小組同學(xué)取32.8g干燥粗產(chǎn)品，用如圖所示裝置（夾持儀器省略）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

【查閱資料1】Na₂CO₃•10H₂O加熱至32℃，開始分解失水，充分加熱可完全失水；NaHCO₃50℃時(shí)開始分解270℃時(shí)完全分解；Na₂CO₃受熱不分解．
【查閱資料2】Ba（OH）₂溶液能吸收CO₂：Ba（OH）₂+CO₂=BaCO₃↓+H₂O
①實(shí)驗(yàn)前先要檢查裝置氣密性，再裝入粗產(chǎn)品，裝置A是作用是吸收空氣中的二氧化碳和水蒸氣．
②粗產(chǎn)品加熱至270℃，據(jù)E中產(chǎn)生白色沉淀（填裝置編號(hào)及現(xiàn)象），可知粗產(chǎn)品中含NaHCO₃，測(cè)得C，D共增加m₁，E質(zhì)量增加m₂，實(shí)驗(yàn)測(cè)得m₂=1.1g，則可推算32.8g粗產(chǎn)品中Na₂CO₃•10H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．（寫出計(jì)算過程）
③當(dāng)加熱至36℃時(shí)，測(cè)得B中剩余固體27.4g，則該剩余固體是Na₂CO₃•7H₂O（填化學(xué)式）和NaHCO₃的混合物．

Answer 1

分析 【問題討論】
（1）根據(jù)氫氧根離子和鎂離子會(huì)生成氫氧化鎂沉淀，碳酸根離子和鈣離子會(huì)生成碳酸鈣沉淀進(jìn)行分析；
（2）根據(jù)操作I分離出的物質(zhì)進(jìn)行分析；
（3）根據(jù)題中所給的資料，碳酸氫鈉和氯化鋇的反應(yīng)進(jìn)行分析；
（4）根據(jù)碳酸鈉的飽和溶液在不同溫度下會(huì)析出不同的晶體進(jìn)行分析；
（5）①根據(jù)有氣體參加或生成氣體的反應(yīng)，在反應(yīng)前需要檢驗(yàn)裝置的氣密性進(jìn)行分析；
根據(jù)題中需要檢驗(yàn)的物質(zhì)進(jìn)行分析；
②根據(jù)碳酸鈉晶體、碳酸氫鈉在270℃以上都會(huì)分解進(jìn)行分析；
③根據(jù)加熱到36℃時(shí)分解的產(chǎn)物進(jìn)行分析．

解答 解：【問題討論】
（1）通過轉(zhuǎn)化關(guān)系中的物質(zhì)可以看出，濾渣中除了氫氧化鈉和氯化鎂生成的氫氧化鎂沉淀，還有碳酸鈉和氯化鈣生成的碳酸鈣沉淀，濾渣主要成分為Mg（OH）₂和CaCO₃，氫氧化鈉和氯化鎂反應(yīng)會(huì)生成氫氧化鎂沉淀和氯化鈉，所以產(chǎn)生Mg（OH）₂的化學(xué)方程式為：2NaOH+MgCl₂=2NaCl+Mg（OH）₂↓；
（2）經(jīng)過操作I分離出了液體和固體，所以操作I是過濾，過濾時(shí)需要的玻璃儀器有：燒杯、玻璃棒、漏斗；
（3）通過分析題中所給的資料，可知碳酸氫鈉和氯化鋇反應(yīng)會(huì)生成二氧化碳?xì)怏w，而題中加入氯化鋇后，驗(yàn)證了溶液B中含NaHCO₃，所以觀察的現(xiàn)象是：出現(xiàn)氣泡；
（4）通過碳酸鈉的飽和溶液在不同溫度下析出晶體的圖示可以看出，溫度高于32℃時(shí)，會(huì)析出Na₂CO₃•nH₂O、Na₂CO₃•H₂O，所以結(jié)晶后，過濾時(shí)的溫度須低于32℃；
（5）①有氣體參加或生成氣體的反應(yīng)，在反應(yīng)前需要檢驗(yàn)裝置的氣密性，否則會(huì)對(duì)檢驗(yàn)的數(shù)據(jù)造成影響，所以實(shí)驗(yàn)前先要檢驗(yàn)裝置的氣密性，
通過分析反應(yīng)裝置，可以看出無水硫酸銅是檢驗(yàn)生成物中是否有水的，氫氧化鋇是檢驗(yàn)二氧化碳的，如果B裝置左端直接通空氣，空氣中的二氧化碳、水會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)造成干擾，所以裝置A是作用是吸收空氣中的二氧化碳和水蒸氣；
②當(dāng)粗產(chǎn)品加熱至270℃，碳酸氫鈉受熱會(huì)生成二氧化碳，二氧化碳和氫氧化鋇反應(yīng)會(huì)生成白色的碳酸鋇沉淀，粗產(chǎn)品加熱至270℃，據(jù)E中產(chǎn)生白色沉淀，可知粗產(chǎn)品中含NaHCO₃，
碳酸鈉晶體分解也會(huì)生成水，碳酸氫鈉分解也會(huì)生成水，所以測(cè)得C，D共增加m₁是兩部分水的質(zhì)量，E質(zhì)量增加m₂是碳酸氫鈉分解產(chǎn)生的二氧化碳的質(zhì)量，
通過2NaHCO₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑可以看出，碳酸氫鈉分解生成的水和二氧化碳的質(zhì)量比是9：22，所以m₁：m₂＞9：22，
  設(shè)混合物中碳酸氫鈉為x，
2NaHCO₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑
   168                                     44
   x                                         1.1g
 $\frac{168}{44}$=$\frac{x}{1.1g}$
     x=4.2g
通過方程式可以看出碳酸氫鈉的質(zhì)量為4.2g，所以實(shí)驗(yàn)測(cè)得m₂=1.1g，則可推算32.8g粗產(chǎn)品中含有NaHCO₃的質(zhì)量為：4.2g，故32.8g粗產(chǎn)品中Na₂CO₃•10H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{32.8g-4.2g}{32.8g}$×100%≈87.2%；
③加熱到36℃時(shí)，碳酸氫鈉不會(huì)分解，通過②中的計(jì)算可知碳酸氫鈉為4.2克，所以粗產(chǎn)品中含有碳酸鈉晶體為32.8g-4.2g=28.6克，
純碳酸鈉為：28.6g×$\frac{106}{286}$=10.6克，
當(dāng)加熱至36℃時(shí)，測(cè)得B中剩余固體27.4g，碳酸氫鈉為4.2克，碳酸鈉晶體為23.2克，
所以$\frac{106}{106+18n}$×23.2g=10.6g
      n=7
所以該剩余固體是Na₂CO₃．7H₂O和和NaHCO₃的混合物．
故答案為：（1）CaCO₃；2NaOH+MgCl₂=2NaCl+Mg（OH）₂↓；
（2）漏斗；
（3）出現(xiàn)氣泡；
（4）32；
（5）①檢查裝置氣密性；吸收空氣中的二氧化碳和水蒸氣；
②E中產(chǎn)生白色沉淀；
設(shè)混合物中碳酸氫鈉為x，
2NaHCO₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑
   168                                     44
   x                                         1.1g
 $\frac{168}{44}$=$\frac{x}{1.1g}$
     x=4.2g
通過方程式可以看出碳酸氫鈉的質(zhì)量為4.2g，所以實(shí)驗(yàn)測(cè)得m₂=1.1g，則可推算32.8g粗產(chǎn)品中含有NaHCO₃的質(zhì)量為：4.2g，故32.8g粗產(chǎn)品中Na₂CO₃•10H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{32.8g-4.2g}{32.8g}$×100%≈87.2%；
③Na₂CO₃•7H₂O．

點(diǎn)評(píng) 在解此類題時(shí)，首先分析題中所給的資料，然后結(jié)合學(xué)過的知識(shí)和題中的轉(zhuǎn)化關(guān)系圖對(duì)每個(gè)問題進(jìn)行逐一的分析解答，難度較大，能很好考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握和應(yīng)用能力．