Question

某�；瘜W(xué)興趣小組參觀制堿廠后，獲得以下信息并對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行研究：
①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)．
②該廠采用“侯氏制堿法”生產(chǎn)純堿．
③部分生產(chǎn)流程如下圖所示：

【問(wèn)題討論】
（1）寫(xiě)出產(chǎn)品A的化學(xué)式：

 

；寫(xiě)出反應(yīng)（2）的化學(xué)反應(yīng)方程式：

 

；
（2）溶液A中的溶質(zhì)有NaCl和

 

、

 

；上述流程中NaOH溶液的作用是除去粗鹽中的

 

；
【組成確定】
（3）請(qǐng)選擇下列裝置，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)純堿樣品中是否混有晶體A，并完成下表：

選擇的裝置 （填編號(hào)）	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
		樣品不含晶體A

（4）取少量純堿樣品加入適量水，樣品完全溶解，向該溶液中加入過(guò)量稀HNO₃，再滴加AgNO₃溶液，有白色沉淀，由上述實(shí)驗(yàn)可確定純堿樣品含有雜質(zhì)

 

；NaCl（寫(xiě)化學(xué)式）
【含量測(cè)定】
為了測(cè)定該純堿樣品的純度（假定只有36題中的雜質(zhì)），設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：
（5）甲組實(shí)驗(yàn)：取10.0g純堿樣品，向其中加入過(guò)量的鹽酸，直至樣品中無(wú)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．計(jì)算樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

；（結(jié)果保留3位小數(shù)）．
（6）乙組實(shí)驗(yàn)：取10.0g純堿樣品，利用右圖所示裝置，測(cè)出反應(yīng)后裝置C增重了3.5g（所加試劑均足量）．若甲組實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確，則乙組測(cè)定的碳酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)

 

（填“偏大”或“偏小”）；其原因可能是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,純堿工業(yè)（侯氏制堿法）

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：流程分析：向粗鹽中加入過(guò)量的水時(shí)，氯化鈉、氯化鎂、氯化鈣等物質(zhì)溶解，形成溶液，再加入過(guò)量的氫氧化鈉和碳酸鈉使鈣鎂離子轉(zhuǎn)化為沉淀，經(jīng)操作Ⅰ（過(guò)濾）后再加入適量鹽酸除去過(guò)量的氫氧根離子和碳酸根離子得到精制的食鹽水，在食鹽水中通入氨氣和二氧化碳經(jīng)過(guò)濾得到碳酸氫鈉晶體（晶體A）和含有氯化銨的溶液（溶液B），碳酸氫鈉受熱分解可得到碳酸鈉；
（1）產(chǎn)品A的化學(xué)式：NH₄Cl；反應(yīng)（2）氯化鈉、氨氣、水、二氧化碳等物質(zhì)反應(yīng)能生成碳酸氫鈉和氯化銨；
（2）溶液A中的溶質(zhì)有NaCl和過(guò)量的 NaOH（氫氧化鈉）和 Na₂CO₃（碳酸鈉）；上述流程中NaOH溶液的作用是使粗鹽中的 MgCl₂（氯化鎂）轉(zhuǎn)化為沉淀而除去；
（3）碳酸鈉化學(xué)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，無(wú)水硫酸銅遇水變藍(lán)，可用來(lái)檢驗(yàn)水，據(jù)此可設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；
（4）氯化鈉和硝酸銀反應(yīng)能生成氯化銀沉淀和硝酸鈉；
（5）根據(jù)相關(guān)方面的數(shù)據(jù)可以計(jì)算碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，堿石灰能和吸收水和二氧化碳．
（6）若甲組實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確，應(yīng)生成二氧化碳3.6g，乙組實(shí)驗(yàn)后裝置C增重了3.5g（所加試劑均足量），則乙組二氧化碳的量偏小，測(cè)定的碳酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小，其原因可能是 生成的二氧化碳?xì)怏w沒(méi)有完全被C中的燒堿吸收．

解答： 解：流程分析：向粗鹽中加入過(guò)量的水時(shí)，氯化鈉、氯化鎂、氯化鈣等物質(zhì)溶解，形成溶液，再加入過(guò)量的氫氧化鈉和碳酸鈉使鈣鎂離子轉(zhuǎn)化為沉淀，經(jīng)操作Ⅰ（過(guò)濾）后再加入適量鹽酸除去過(guò)量的氫氧根離子和碳酸根離子得到精制的食鹽水，在食鹽水中通入氨氣和二氧化碳發(fā)生反應(yīng)：NaCl+NH₃+H₂O+CO₂=NaHCO₃+NH₄Cl，經(jīng)過(guò)濾得到碳酸氫鈉晶體（晶體A）和含有氯化銨的溶液（溶液B），碳酸氫鈉受熱分解可得到碳酸鈉，溶液B經(jīng)處理可得產(chǎn)品A（氯化銨）；
由流程可知：
（1）產(chǎn)品A的化學(xué)式：NH₄Cl；反應(yīng)（2）氯化鈉、氨氣、水、二氧化碳等物質(zhì)反應(yīng)能生成碳酸氫鈉和氯化銨，化學(xué)反應(yīng)方程式為：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O→NaHCO₃↓+NH₄Cl，故答案為：NH₄Cl；NaCl+NH₃+CO₂+H₂O→NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（2）溶液A中的溶質(zhì)有NaCl和過(guò)量的 NaOH（氫氧化鈉）和 Na₂CO₃（碳酸鈉）；上述流程中NaOH溶液的作用是使粗鹽中的 MgCl₂（氯化鎂）轉(zhuǎn)化為沉淀而除去；故答案為：NaOH（氫氧化鈉）、Na₂CO₃（碳酸鈉）  MgCl₂（氯化鎂）；
（3）碳酸鈉化學(xué)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，無(wú)水硫酸銅遇水變藍(lán)，可用來(lái)檢驗(yàn)水，據(jù)此可設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；選擇的裝置是“AB”或“AC”或“ACB”；現(xiàn)象是“B不變渾濁”或“C不變藍(lán)”或“C不變藍(lán)、B不變渾”，
故答案為：“AB”或“AC”或“ACB”；“B不變渾濁”或“C不變藍(lán)”或“C不變藍(lán)、B不變渾”；
（4）經(jīng)多次充分加熱后，再稱重，質(zhì)量無(wú)變化，說(shuō)明雜質(zhì)不是碳酸鈉，另取少量純堿樣品加入適量水，樣品完全溶解，向該溶液中加入過(guò)量稀HNO₃，再滴加AgNO₃溶液，有白色沉淀，說(shuō)明沉淀是氯化銀，進(jìn)一步可以證明雜質(zhì)是氯化鈉，化學(xué)式是NaCl．
故答案為：NaCl．
（5）解：設(shè)10g樣品中碳酸鈉的質(zhì)量為X，生成二氧化碳的質(zhì)量為y；
  Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑△m，
  106         117       44      11
   X                    y     （10.9-10）g
解得：X=8.67g，y=3.6g
樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

8.67g

10g

×100%=86.7%．
故答案為：86.7%．     
（6）若甲組實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確應(yīng)生成二氧化碳3.6g，乙組實(shí)驗(yàn)后裝置C增重了3.5g（所加試劑均足量），則乙組二氧化碳的量偏小，測(cè)定的碳酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小；其原因可能是 生成的二氧化碳?xì)怏w沒(méi)有完全被C中的燒堿吸收，故答案為：偏小，生成的二氧化碳?xì)怏w沒(méi)有完全被C中的燒堿吸收．

點(diǎn)評(píng)：本題充分考查利用課本知識(shí)解決新問(wèn)題能力，能加深學(xué)生對(duì)課本知識(shí)的理解，訓(xùn)練學(xué)生的思維能力、分析解決問(wèn)題的能力，難度稍大．