Question

2．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的化學方程式：MgCl₂+2NaOH=Mg（OH）₂+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二氧化碳，“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=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，檢查裝置的氣密性，將10.6 g純堿試樣放入錐形瓶中，按上圖組裝儀器，進行如下操作打開K₁、K₂，關閉K₃，后緩緩鼓入一段時間空氣；
②按一定要求正確操作后，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）步驟①中“如下操作”是指打開K₁、K₂，關閉K₃；
（6）裝置B中一定發(fā)生的化學反應方程式為：Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑； （7）裝置B中生成CO₂的質量為4.84g，通過計算說明純堿中A含NaHCO₃（填字母）．（寫出計算過程）
A．一定             B．一定不            C．可能       D．無法確定
（8）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(jù)除去粗鹽水中MgCl₂用的試劑是氫氧化鈉溶液進行解答；
（2）根據(jù)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(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、水和二氧化碳進行解答；
【猜想三】根據(jù)純堿樣品中還可能含有NaHCO₃和 NaCl進行解答；
（5）根據(jù)加入樣品前還應檢查裝置氣密性進行解答；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；
（6）根據(jù)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；
（7）根據(jù)D、E增加的質量為二氧化碳的質量進行解答；
（8）根據(jù)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用的試劑是氫氧化鈉溶液，故該反應的化學方程式為：MgCl₂+2NaOH=Mg（OH）₂↓+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；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）因為碳酸氫鈉受熱分解生成碳酸鈉、水和二氧化碳，故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；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；故步驟①中“如下操作”是指打開K₁、K₂，關閉K₃；
（6）裝置B中碳酸鈉和硫酸反應生成硫酸鈉、水和二氧化碳，故一定發(fā)生的化學反應方程式為：Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑；
（7）根據(jù)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
則$\frac{106}{44}=\frac{10.6g}{x}$，解得x=4.4g．
則4.4g＜4.84g，所以樣品中含有碳酸氫鈉；
（8）根據(jù)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
則$\frac{73}{117}=\frac{ag×14.3%}{W}$，解得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．
（2）有利于溶液吸收二氧化碳，NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃+NH₄Cl．
（3）NH₃，（4）2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
（5）打開K₁、K₂，關閉K₃；（6）Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
（7）A；解題略；（8）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．只有掌握了物質的性質，利用化學方程式正確計算，才能夠對各種問題作出正確的解答．