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(chǎn)純堿的主要流程示意圖．


【查閱資料】①粗鹽水中含有雜質(zhì)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(xué)方程式：MgCl₂+2NaOH=Mg（OH）₂↓+2NaCl，CaCl₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaCl．
（2）在工業(yè)生產(chǎn)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(shí)，NaCl、NH₃、CO₂　和H₂O相互作用析出NaHCO₃，寫出該反應(yīng)的化學(xué)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(zhì)是NH₃；
（4）煅燒制得純堿的化學(xué)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(zhì)？
【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(shí)驗(yàn)探究】確定純堿中是否含NaHCO₃．實(shí)驗(yàn)裝置和主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①稱量D、E裝置總質(zhì)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(guān)閉K₃，緩緩鼓入一段時(shí)間空氣；
②關(guān)閉活塞K₁和K₂，打開K₃，加入足量稀硫酸，待錐形瓶中不再產(chǎn)生氣泡時(shí)，再次打開止水夾K₁，從導(dǎo)管a處再次緩緩鼓入空氣；
③一段時(shí)間后再次稱量裝置D、E的總質(zhì)量為204.84g．
【實(shí)驗(yàn)討論】
（5）加入樣品前還應(yīng)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(yīng)結(jié)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(xué)反應(yīng)方程式為Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑裝置D中的化學(xué)反應(yīng)方程式為CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．
（8）裝置B中生成CO₂的質(zhì)量為4.84 g．通過計(jì)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(jì)算過程（已知Na₂CO₃相對分子質(zhì)量為106、NaHCO₃相對分子質(zhì)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(yīng)，再將所得溶液蒸干后得到固體的質(zhì)量為W，當(dāng)W的值滿足W＞0.234a條件時(shí)，樣品中含有NaCl．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)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(jìn)行解答；
（2）根據(jù)在工業(yè)生產(chǎn)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(yīng)生成碳酸氫鈉和氯化銨進(jìn)行解答；
（3）根據(jù)“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(jìn)行解答；
（4）根據(jù)碳酸氫鈉受熱分解生成碳酸鈉、水和二氧化碳進(jìn)行解答；
【猜想三】根據(jù)純堿樣品中還可能含有NaHCO₃和 NaCl進(jìn)行解答；
（5）根據(jù)加入樣品前還應(yīng)檢查裝置氣密性進(jìn)行解答；
（6）根據(jù)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(jìn)行解答；
（7）根據(jù)反應(yīng)結(jié)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(yīng)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(yīng)生成碳酸鈉和水進(jìn)行解答；
（8）根據(jù)D、E增加的質(zhì)量為二氧化碳的質(zhì)量進(jìn)行解答；
（9）根據(jù)碳酸鈉和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳，假設(shè)全部是碳酸鈉求出增加的質(zhì)量進(jìn)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(yīng)的化學(xué)方程式分別為：MgCl₂+2NaOH=Mg（OH）₂↓+2NaCl、CaCl₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2Na Cl；
（2）在工業(yè)生產(chǎn)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(yīng)生成碳酸氫鈉和氯化銨，反應(yīng)的化學(xué)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(zhì)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(yīng)的化學(xué)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(yīng)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(yīng)結(jié)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(yīng)生成硫酸鈉、水和二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑；氫氧化鈉溶液和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O；
（8）根據(jù)D、E增加的質(zhì)量為二氧化碳的質(zhì)量，裝置B中生成CO₂的質(zhì)量=204.84g-200.0g=4.84g；
假設(shè)10.6g樣品全為碳酸鈉，生成二氧化碳的質(zhì)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(jù)碳酸鈉和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳，假設(shè)全部是碳酸鈉求出增加的質(zhì)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(dāng)W的值滿足條件W＞0.234ag時(shí)，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(shè)10.6g樣品全為碳酸鈉，生成二氧化碳的質(zhì)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(diǎn)評 此題考查了物質(zhì)的提純、化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理等知識，難度較大．