Question

2．純堿是重要的化工原料，在醫(yī)藥、冶金、化工、食品等領(lǐng)域被廣泛使用．
（1）工業(yè)生產(chǎn)純堿的第一步是除去飽和食鹽水的中Mg²⁺、Ca²⁺離子，從成本角度考慮加入試劑的化學(xué)式為Ca（OH）₂、Na₂CO₃．
某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)模擬侯德榜制堿法制取純堿，流程如圖1：
已知：幾種鹽的溶解度

	NaCl	NH4HCO3	NaHCO3	NH4Cl
溶解度（20°C，100gH2O時(shí)）	36.0	21.7	9.6	37.2

（2）①寫(xiě)出裝置I中反應(yīng)的化學(xué)方程式NaCl+CO₂+NH₃+H₂O=NaHCO₃+NH₄Cl．
②從平衡移動(dòng)角度解釋該反應(yīng)發(fā)生的原因在溶液中存在下述兩種平衡NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-，CO₂+H₂O?H₂CO₃?H⁺+HCO₃^-，OH^-與H⁺結(jié)合生成水，促進(jìn)兩平衡正向移動(dòng)，使溶液中的NH₄⁺和HCO₃^-濃度均增大，由于NaHCO₃溶解度小，因此HCO₃^-與Na⁺結(jié)合生成NaHCO₃，固體析出使得反應(yīng)發(fā)生．
③操作①的名稱是過(guò)濾．
（3）寫(xiě)出裝置II中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．
（4）請(qǐng)結(jié)合化學(xué)用語(yǔ)說(shuō)明裝置III中加入磨細(xì)的食鹽粉及NH₃的作用．在母液中含有大量的NH₄⁺和Cl^-，存在平衡NH₄Cl（s）?NH₄⁺+Cl^-，通入氨氣增大NH₄⁺的濃度，加入磨細(xì)的食鹽粉，增大Cl^-的濃度，使上述平衡逆向移動(dòng)，促使氯化銨結(jié)晶析出
（5）該流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)是氯化鈉和二氧化碳
（6）制出的純堿中含有雜質(zhì)NaCl，為測(cè)定其純度，下列方案中不可行的是c．
a．向m克純堿樣品中加入足量CaCl₂溶液，測(cè)生成CaCO₃的質(zhì)量
b．向m克純堿樣品中加入足量稀H₂SO₄，干燥后測(cè)生成氣體的體積
c．向m克純堿樣品中加入足量AgNO₃溶液，測(cè)生成沉淀的質(zhì)量．

Answer 1

分析 （1）工業(yè)上除去Mg²⁺用含有OH^-的可溶性堿、除去Ca²⁺用含有CO₃^2-的可溶性鹽，且這兩種試劑必須價(jià)格低廉；
（2）①NaCl、CO₂、NH₃、H₂O發(fā)生反應(yīng)生成NaHCO₃和NH₄Cl；
②酸和堿反應(yīng)生成鹽和水而相互促進(jìn)溶解，且NaCl的溶解度大于碳酸氫鈉，溶解度大的物質(zhì)向溶解度小的物質(zhì)轉(zhuǎn)化；
③分離沉淀和溶液采用過(guò)濾方法；
（3）受熱條件下，碳酸氫鈉分解生成碳酸鈉、二氧化碳和水；
（4）在母液中含有大量的NH₄⁺和Cl^-，氯化銨存在溶解平衡，增大離子濃度抑制其溶解；
（5）從母液中能分離出氯化鈉，裝置II中得到二氧化碳，裝置I中需要二氧化碳和氯化鈉；
（6）a．只有氯化鈣能和碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸鈣，根據(jù)碳酸鈣的量計(jì)算碳酸鈉的量；
b．只有碳酸鈉能和稀硫酸反應(yīng)生成二氧化碳，根據(jù)二氧化碳的量計(jì)算碳酸鈉的量；
c．碳酸根離子和氯離子都能和銀離子反應(yīng)生成白色沉淀．

解答 解：（1）工業(yè)上除去Mg²⁺用含有OH^-的可溶性堿、除去Ca²⁺用含有CO₃^2-的可溶性鹽，且這兩種試劑必須價(jià)格低廉，除去鎂離子用氫氧化鈣、除去鈣離子用碳酸鈉，
故答案為：Ca（OH）₂；Na₂CO₃；
（2）①NaCl、CO₂、NH₃、H₂O發(fā)生反應(yīng)生成NaHCO₃和NH₄Cl，反應(yīng)方程式為NaCl+CO₂+NH₃+H₂O=NaHCO₃+NH₄Cl，
故答案為：NaCl+CO₂+NH₃+H₂O=NaHCO₃+NH₄Cl；
②在溶液中存在下述兩種平衡NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-，CO₂+H₂O?H₂CO₃?H⁺+HCO₃^-，OH^-與H⁺結(jié)合生成水，促進(jìn)兩平衡正向移動(dòng)，使溶液中的NH₄⁺和HCO₃^-濃度均增大，由于NaHCO₃溶解度小，因此HCO₃^-與Na⁺結(jié)合生成NaHCO₃，固體析出使得反應(yīng)發(fā)生，
故答案為：在溶液中存在下述兩種平衡NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-，CO₂+H₂O?H₂CO₃?H⁺+HCO₃^-，OH^-與H⁺結(jié)合生成水，促進(jìn)兩平衡正向移動(dòng)，使溶液中的NH₄⁺和HCO₃^-濃度均增大，由于NaHCO₃溶解度小，因此HCO₃^-與Na⁺結(jié)合生成NaHCO₃，固體析出使得反應(yīng)發(fā)生；
③分離沉淀和溶液采用過(guò)濾方法，所以該操作名稱是過(guò)濾，故答案為：過(guò)濾；
（3）受熱條件下，碳酸氫鈉分解生成碳酸鈉、二氧化碳和水，反應(yīng)方程式為2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，
故答案為：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
（4）在母液中含有大量的NH₄⁺和Cl^-，氯化銨存在溶解平衡，增大離子濃度抑制其溶解，所以在母液中含有大量的NH₄⁺和Cl^-，存在平衡NH₄Cl（s）?NH₄⁺+Cl^-，通入氨氣增大NH₄⁺的濃度，加入磨細(xì)的食鹽粉，增大Cl^-的濃度，使上述平衡逆向移動(dòng)，促使氯化銨結(jié)晶析出，
故答案為：在母液中含有大量的NH₄⁺和Cl^-，存在平衡NH₄Cl（s）?NH₄⁺+Cl^-，通入氨氣增大NH₄⁺的濃度，加入磨細(xì)的食鹽粉，增大Cl^-的濃度，使上述平衡逆向移動(dòng)，促使氯化銨結(jié)晶析出；
（5）裝置III中從母液中能分離出氯化鈉，裝置II中得到二氧化碳，裝置I中需要二氧化碳和氯化鈉，所以能循環(huán)利用的是氯化鈉和二氧化碳，
故答案為：氯化鈉和二氧化碳；
（6）a．只有氯化鈣能和碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸鈣，根據(jù)碳酸鈣的量計(jì)算碳酸鈉的量，所以該方案可以，故a不選；
b．只有碳酸鈉能和稀硫酸反應(yīng)生成二氧化碳，根據(jù)二氧化碳的量計(jì)算碳酸鈉的量，所以該方案可以，故b不選；
c．碳酸根離子和氯離子都能和銀離子反應(yīng)生成白色沉淀，無(wú)法計(jì)算碳酸鈉的量，所以該方案不可以，故c選；
故選c．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備，為高頻考點(diǎn)，涉及物質(zhì)制備、物質(zhì)分離提純、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)等知識(shí)點(diǎn)，明確物質(zhì)性質(zhì)及物質(zhì)制備原理是解本題關(guān)鍵，注意除雜劑的選取方法，題目難度不大．