Question

我國化工專家侯德榜，改進氨堿法設(shè)計了“聯(lián)合制堿法”，為世界制堿工業(yè)作出了突出貢獻．生產(chǎn)流程如圖1：
（1）完成有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式
①沉淀池：NH₃+CO₂+H₂O+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl
②煅燒爐：

 

（2）聯(lián)合制堿法的優(yōu)點表述中，不正確的是

 

A．生產(chǎn)原料為：食鹽、NH₃、CO₂
B．副產(chǎn)物氯化銨可做氮肥
C．生產(chǎn)過程中可循環(huán)利用的物質(zhì)只有CO₂
D．原料利用率高
某實驗小組，利用下列裝置圖2模擬“聯(lián)合制堿法”的第一步反應(yīng)．
（3）上述裝置中接口連接順序為

 

；
A．a(chǎn)接c；b接f、e接d               B．a(chǎn)接d；b接f、e接c
C．b接d；a接e、f接c               D．b接c；a接f、e接d
（4）D中應(yīng)選用的液體為

 

．
為測定產(chǎn)品純堿的成分和含量，做如下實驗．假設(shè)產(chǎn)品純堿中只含NaCl、NaHCO₃雜質(zhì)．
（5）檢驗產(chǎn)品純堿中是否含有NaCl，可取少量試樣溶于水后，再滴加

 

試劑．
（6）滴定法測定純堿產(chǎn)品中NaHCO₃含量的方法是：準確稱取純堿樣品W g，放入錐形瓶中加蒸餾水溶解，加1～2滴酚酞指示劑，用c mol/L的HCl溶液滴定至溶液由紅色變?yōu)闊o色（指示CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-反應(yīng)的終點），所用HCl溶液體積為V₁mL，再加1～2滴甲基橙指示劑，繼續(xù)用HCl溶液滴定至溶液由黃色變?yōu)槌壬�，所用HCl溶液總體積為V₂ mL．則純堿樣品中NaHCO₃質(zhì)量分數(shù)為

 

．

Answer 1

考點：純堿工業(yè)（侯氏制堿法）

專題：實驗設(shè)計題

分析：（1）煅燒爐內(nèi)碳酸氫鈉受熱分解生成碳酸鈉和二氧化碳和水；
（2）在聯(lián)合制堿法中，聯(lián)合制堿法包括兩個過程：第一個過程與氨堿法相同，將氨通入飽和食鹽水而成氨鹽水，再通入二氧化碳生成碳酸氫鈉沉淀，經(jīng)過濾、洗滌得NaHCO₃微小晶體，再煅燒制得純堿產(chǎn)品，放出的二氧化碳氣體可回收循環(huán)使用，其濾液是含有氯化銨和氯化鈉的溶液，第二個過程是從含有氯化銨和氯化鈉的濾液中結(jié)晶沉淀出氯化銨晶體，在低溫條件下，向濾液中加入細粉狀的氯化鈉，并通入氨氣，可以使氯化銨單獨結(jié)晶沉淀析出，經(jīng)過濾、洗滌和干燥即得氯化銨產(chǎn)品，純堿工廠與合成氨工廠進行聯(lián)合生產(chǎn)，以便獲得原料NH₃、CO₂；
（3）根據(jù)裝置A制取CO₂，裝置B制取NH₃，裝置D除去二氧化碳中的HCl，二氧化碳與氨氣通入C中應(yīng)防止倒吸，據(jù)此分析連接儀器裝置；
（4）裝置D除去二氧化碳中的HCl，D中應(yīng)選用的液體為飽和NaHCO₃溶液；
（5）根據(jù)氯離子的檢驗方法選擇試劑；
（6）加酚酞指示劑，指示CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-應(yīng)的終點，再加甲基橙指示劑，指示HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O反應(yīng)的終點，樣品中含有的碳酸氫鈉反應(yīng)消耗鹽酸體積為（V₂-V₁ ）mL，消耗鹽酸的物質(zhì)的量為c（V₂-V₁ ）÷1000 mol，故碳酸氫鈉的物質(zhì)的量為c（V₂-V₁）÷1000 mol，以此來計算碳酸氫鈉的質(zhì)量分數(shù)．

解答： 解：（1）碳酸氫鈉熱穩(wěn)定性差，在煅燒爐內(nèi)碳酸氫鈉受熱分解2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，
故答案為：2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O；  
（2）A．聯(lián)堿法是以食鹽、氨和二氧化碳（其中二氧化碳來自合成氨廠用水煤氣制取氫氣時的廢氣）為原料來制取純堿，故A正確；
B．在聯(lián)合制堿法中，副產(chǎn)物氯化銨可做氮肥，故B正確；
C．聯(lián)合制堿法循環(huán)物質(zhì)：氯化鈉，二氧化碳，故C錯誤；
D．聯(lián)合制堿法相比于氨堿法，氯化鈉利用率從70%提高到90%以上，原料利用率高，故D正確；
故選C； 
（3）足量的CO₂與NaOH反應(yīng)生成NaHCO₃，裝置A產(chǎn)生CO₂，裝置B產(chǎn)生NH₃，裝置D除去二氧化碳中的HCl，二氧化碳與氨氣通入C中應(yīng)防止倒吸，則b接c，故a接f、e接d，
故選D；
（4）鹽酸的酸性強于碳酸，裝置D除去二氧化碳中的HCl，可用飽和NaHCO₃溶液，故答案為：飽和NaHCO₃溶液；
（5）要檢驗產(chǎn)品碳酸鈉中是否含有氯化鈉，實際上就是檢驗氯離子的存在，可先滴加過量稀硝酸，排除碳酸根離子的干擾，在滴加硝酸銀溶液，如果有白色沉淀生成，則含有氯離子，
故答案為：稀HNO₃和AgNO₃溶液；
（6）加酚酞指示劑，變色范圍為8-10，用物質(zhì)的量濃度為c（mol/L）的HCl溶液滴定至溶液由紅色到無色，指示CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-反應(yīng)的終點，所用HCl溶液體積為V₁mL；再加甲基橙指示劑，繼續(xù)用HCl溶液滴定至溶液由黃變橙，指示HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O反應(yīng)的終點，所用HCl溶液體積為V₂ mL．上述的兩個離子方程式為①CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-②HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O，故樣品中含有的碳酸氫鈉反應(yīng)消耗鹽酸體積為（V₂-V₁ ）mL，消耗鹽酸的物質(zhì)的量為c（V₂-V₁ ）÷1000 mol，故碳酸氫鈉的物質(zhì)的量為c（V₂-V₁）÷1000 mol，碳酸氫鈉的質(zhì)量為c（V₂-V₁ ）M÷1000 g，碳酸氫鈉的質(zhì)量分數(shù)為

C(V2-V1)M

1000W

×100%=

C(V2-V1)×84

1000W

×100%，
故答案為：

C(V2-V1)×84

1000W

×100%．

點評：本題是一道有關(guān)工業(yè)制純堿知識的一道綜合實驗題目，考查學(xué)生分析和解決問題的能力，掌握“聯(lián)合制堿法”的原理是解題的關(guān)鍵，題目難度中等．