Question

某校化學興趣小組參觀制堿廠后，獲得以下信息并對相關問題進行研究．
【查閱資料】
資料1：該廠采用“侯氏制堿法”生產(chǎn)的化工產(chǎn)品為純堿和氯化銨．（“侯氏制堿法”是我國近代著名科學家侯德榜發(fā)明的一種連續(xù)生產(chǎn)純堿與氯化銨的聯(lián)合制堿工藝．）
資料2：生產(chǎn)原料粗鹽中含有少量可溶性雜質(zhì)（MgCl₂和CaCl₂）及不溶性雜質(zhì)．
資料3：部分生產(chǎn)流程如圖所示．

上述流程中涉及的部分反應的化學方程式為：MgCl₂+2NaOH═

 

↓+2NaCl；
Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl；NH₄Cl═NH₃↑+HCl↑
資料4：生產(chǎn)原理：將氨氣（NH₃）和二氧化碳通入飽和食鹽水中得到小蘇打和氯化銨的混合物，其反應的化學方程式為：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O═NaHCO₃↓+NH₄Cl；分離出固體產(chǎn)物，使其充分受熱即可分解制得純堿及兩種常見的氧化物，此反應的化學方程式為

 

．
【問題討論】
（1）溶液A中的溶質(zhì)為

 

，操作Ⅱ的名稱為

 

．
（2）上述生產(chǎn)流程中可循環(huán)使用的是

 

（填序號）．
A．CO₂        B．NH₃        C．HCl        D．Na₂CO₃
（3）根據(jù)上述信息，請你設計實驗區(qū)分碳酸鈉和碳酸氫鈉．

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	實驗結論

【含量測定】
研究小組的同學們?yōu)榱藴y定該純堿樣品的純度，設計了如下實驗．
甲組：
取10.0 g純堿樣品（假定雜質(zhì)在整個實驗過程中不發(fā)生變化），向其中加入過量的鹽酸，直至樣品中無氣泡冒出．充分加熱蒸發(fā)所得物質(zhì)并干燥、冷卻至室溫后稱量，所得固體質(zhì)量為10.9g．樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)為

 

（結果保留一位小數(shù)）．
乙組：
取10.0g純堿樣品，利用如圖所示裝置，測出反應后裝置C增重了3.5g（所加試劑均足量）．實驗結束后，發(fā)現(xiàn)乙組測定的質(zhì)量分數(shù)偏小，其原因是

 

．

Answer 1

考點：純堿的制取,過濾的原理、方法及其應用,氯化鈉與粗鹽提純,鹽的化學性質(zhì),質(zhì)量守恒定律及其應用,根據(jù)化學反應方程式的計算

專題：常見的鹽 化學肥料

分析：[查閱資料]資料3根據(jù)化學方程式遵循質(zhì)量守恒定律來推斷化學式．
資料4根據(jù)信息“分離出NaHCO₃，使其充分受熱即可分解制得純堿及兩種常見的氧化物”書寫．
【問題討論】（1）根據(jù)粗鹽的成分及它們和氫氧化鈉、碳酸鈉等的化學性質(zhì)回答前一空；根據(jù)過濾的原理和適用范圍回答后一空．
（2）根據(jù)生產(chǎn)流程中涉及的方程式和流程圖分析回答．
（3）根據(jù)碳酸鈉與碳酸氫鈉不同的化學性質(zhì)回答．
【含量測定】甲組：所得固體與純堿樣品的質(zhì)量差實際上是生成的氯化鈉與碳酸鈉的質(zhì)量差，據(jù)此可根據(jù)化學方程式算出樣品中碳酸鈉的質(zhì)量，再計算其質(zhì)量分數(shù)．
乙組：根據(jù)乙組測定的質(zhì)量分數(shù)偏小，其直接原因是C裝置增重少回答．

解答：解：[查閱資料]＜資料3＞有反應的化學方程式可推出化學式為Mg（OH）₂．
＜資料4＞根據(jù)信息“分離出NaHCO₃，使其充分受熱即可分解制得純堿及兩種常見的氧化物”知，反應物為碳酸氫鈉，條件是加熱，生成物除碳酸鈉外，還有兩種常見的氧化物，根據(jù)碳酸氫鈉的組成判斷應是水和二氧化碳，故方程式為2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．
【問題討論】（1）粗鹽中含有少量可溶性雜質(zhì)（MgCl₂和CaCl₂），氯化鎂能與氫氧化鈉反應生成氫氧化鎂沉淀和氯化鈉，
氯化鈣能與碳酸鈉反應生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉，所以A中的溶質(zhì)主要是氯化鈉，由于氫氧化鈉和碳酸鈉過量，溶液A中也有氫氧化鈉和碳酸鈉；過濾是把固體與液體分開的操作，操作Ⅱ?qū)⒒旌衔锓殖闪司�體與溶液，正是通過過濾操作．
（2）根據(jù)生產(chǎn)流程中涉及的方程式和流程圖，發(fā)現(xiàn)二氧化碳、氨氣、氯化氫、碳酸鈉為重復使用的物質(zhì)．
（3）碳酸鈉化學性質(zhì)穩(wěn)定，碳酸氫鈉受熱易分解生成碳酸鈉、水、二氧化碳，而二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，據(jù)此可設計實驗．
【含量測定】甲組：
解：設樣品中碳酸鈉的質(zhì)量為X．
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑ 質(zhì)量差
 106         117             11
  X                     10.9g-10.0g=0.9g

106

11

=

X

0.9g

，
X=8.67g
樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)為

8.67g

10.0g

×100%=86.7%
乙組：乙組測定的質(zhì)量分數(shù)偏小，其直接原因是C裝置增重少，可能原因是生成的二氧化碳氣體沒有被C中的燒堿完全吸收．
故答案為：
[查閱資料]＜資料1＞Mg（OH）₂；
＜資料3＞2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
【問題討論】
（1）①NaCl、NaOH、Na₂CO₃；②過濾；
（2）ABCE；
（3）

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	實驗結論
取少量樣品中的一種放入試管中，塞上帶導管的單孔塞，導管的另一端伸入澄清的石灰水中；加熱固體并觀察現(xiàn)象．	產(chǎn)生無色氣泡，澄清的石灰水變渾濁	該樣品是碳酸氫鈉；另一種是碳酸鈉

【含量測定】
甲組、86.7%；乙組、生成的二氧化碳氣體沒有被C中的燒堿完全吸收．

點評：本題考查利用課本知識解決新問題能力，能加深學生對課本知識的理解，訓練學生的思維能力．