Question

18．侯氏制堿法制取純堿的生產(chǎn)流程如圖1所示：

某小組同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室模擬該流程制純堿，設(shè)計(jì)如下：
可供選擇的試劑有：6mol•L^-1鹽酸、6mol•L^-1硫酸、濃氨水、生石灰、石灰石、氯化銨、蒸餾水和冰．（夾持儀器略）
請(qǐng)回答：
（1）A裝置中所裝試劑是6mol/L 鹽酸和石灰石，B裝置的作用是除去CO₂中的HCl．
（2）用相關(guān)化學(xué)用語(yǔ)說(shuō)明D裝置制取氣體的原理氧化鈣與水反應(yīng)放熱，使NH₃•H₂O分解產(chǎn)生NH₃溶液中c（OH^-）增大，使
NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-平衡逆向移動(dòng)，利于NH₃的逸出，CaO與水結(jié)合平衡逆向移動(dòng)．
（3）檢驗(yàn)D裝置中產(chǎn)生的氣體的方法從C中取出D裝置導(dǎo)管，將濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙放于導(dǎo)管口處，若變藍(lán)，則產(chǎn)生的氣體為NH₃．
（4）根據(jù)下表中四種物質(zhì)的溶解度，回答：

	0℃	10℃	20℃	30℃	40℃
NaCl	35.7	35.8	36.0	36.3	36.6
NH4HCO3	11.9	15.8	21.0	27.0	-
NaHCO3	6.9	8.1	9.6	11.1	12.7
NH4Cl	29.4	33.3	37.2	41.4	45.8

①侯氏制堿是在30℃左右進(jìn)行生產(chǎn)的，那么沉淀池中在3030℃C時(shí)析出的物質(zhì)X是NaHCO₃，分離方法過(guò)濾．C裝置中反應(yīng)的化學(xué)方程式是NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl．
②依據(jù)上表和工業(yè)流程圖1，為了從C裝置中分離后的溶液中得到更多的副產(chǎn)品NH₄Cl，可采取的措施是a、c．
a．加NH₃和NaCl       b．通入CO₂      c．降低溫度
（5）C裝置中產(chǎn)品X經(jīng)煅燒得到純堿，其中常含有少量的NaCl，為測(cè)定其純度，某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)的以下方案正確的是②、③．
①取純堿樣品ag于試管中，溶解后，加入過(guò)量鹽酸，用堿石灰吸收產(chǎn)生的氣體，堿石灰增重bg．
②取純堿樣品ag于試管中，溶解后，先加入過(guò)量硝酸酸化，再滴加過(guò)量的AgNO₃溶液，產(chǎn)生的沉淀經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥，稱其質(zhì)量為bg．
③取純堿樣品ag于試管中，溶解后，滴加過(guò)量的CaCl₂溶液，沉淀經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥，稱其質(zhì)量為bg．

Answer 1

分析 侯氏制堿法制取純堿反應(yīng)原理可用下列化學(xué)方程式表示：NaCl（飽和）+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl，2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O根據(jù)反應(yīng)原理，實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程為：先制得NH₃（右邊裝置）和CO₂（左邊裝置），B裝置除去二氧化碳中的氯化氫；氯化氫能夠與碳酸氫鈉反應(yīng)生成二氧化碳，再將制得的氣體依次通入C裝置中飽和食鹽水中即得碳酸氫鈉晶體，再加熱碳酸氫鈉晶體就可以得到純堿，
（1）A裝置為制取二氧化碳的裝置，實(shí)驗(yàn)室用碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳；
（2）D裝置為制取氨氣的裝置，選用濃氨水、生石灰制取，根據(jù)一水合氨為弱堿的電離平衡分析制取氣體的原理；
（3）D裝置為制取氨氣的裝置，根據(jù)氨氣的性質(zhì)選擇檢驗(yàn)的方法；
（4）根據(jù)溶解度表分析，30℃左右碳酸氫鈉溶解度最小，分離沉淀的方法為過(guò)濾，C裝置中二氧化碳、氨氣和水反應(yīng)生成碳酸氫鈉；根據(jù)氨氣溶于水后生成氨水，氨水電離成銨根，增大銨根的濃度有利于氯化銨的析出來(lái)分析，根據(jù)同離子效應(yīng)分析氯離子的影響，根據(jù)溫度對(duì)溶解度的影響分析；
（5）①根據(jù)碳守恒，依據(jù)堿石灰增重測(cè)純度，未考慮水蒸氣的影響；②根據(jù)氯元素守恒測(cè)定NaCl含量；③根據(jù)碳元算守恒測(cè)碳酸鈉質(zhì)量．

解答 解：侯氏制堿法制取純堿反應(yīng)原理可用下列化學(xué)方程式表示：NaCl（飽和）+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl，2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O根據(jù)反應(yīng)原理，實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程為：先制得NH₃（右邊裝置）和CO₂（左邊裝置），B裝置除去二氧化碳中的氯化氫；再將制得的氣體依次通入C裝置中飽和食鹽水中即得碳酸氫鈉晶體，再加熱碳酸氫鈉晶體就可以得到純堿，
（1）實(shí)驗(yàn)室通常用稀鹽酸與大理石（或石灰石）反應(yīng)制取二氧化碳，碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳，CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑，所以A裝置中所裝試劑是6mol/L 鹽酸、石灰石，B裝置除去二氧化碳中的氯化氫，氯化氫能夠與碳酸氫鈉反應(yīng)生成二氧化碳，
故答案為：6mol/L 鹽酸；石灰石；除去CO₂中的HCl；
（2）D裝置為制取氨氣的裝置，選用濃氨水、生石灰制取，氧化鈣與水反應(yīng)放熱，使NH₃•H₂O分解產(chǎn)生NH₃，溶液中c（OH^-）增大，使NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-平衡逆向移動(dòng)，利于NH₃的逸出，CaO與水結(jié)合平衡逆向移動(dòng)，
故答案為：氧化鈣與水反應(yīng)放熱，使NH₃•H₂O分解產(chǎn)生NH₃；溶液中c（OH^-）增大，使NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-平衡逆向移動(dòng)，利于NH₃的逸出，CaO與水結(jié)合平衡逆向移動(dòng)；
（3）D裝置為制取氨氣的裝置，氨氣易溶于水，為堿性氣體，可使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)，利用該性質(zhì)檢驗(yàn)D裝置中產(chǎn)生的氣體，所以操作為：從C中取出D裝置導(dǎo)管，將濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙放于導(dǎo)管口處，若變藍(lán)，則產(chǎn)生的氣體為NH₃，
故答案為：從C中取出D裝置導(dǎo)管，將濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙放于導(dǎo)管口處，若變藍(lán)，則產(chǎn)生的氣體為NH₃；
（4）①根據(jù)溶解度表分析，30℃左右碳酸氫鈉溶解度11.1g最小，所以沉淀池中在30℃C時(shí)析出的物質(zhì)X是NaHCO₃，固液分離的方法為過(guò)濾，C裝置中二氧化碳、氨氣和水反應(yīng)生成碳酸氫鈉，反應(yīng)為：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl，
故答案為：NaHCO₃；過(guò)濾；NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
②a．氨氣溶于水后生成氨水，氨水電離成銨根，增大銨根的濃度有利于氯化銨的析出來(lái)，加入氯化鈉，增大溶液中氯離子濃度，有利于氯化銨的析出來(lái)，所以選項(xiàng)a正確；
b．通入二氧化碳對(duì)氯化銨的析出無(wú)影響，故b錯(cuò)誤；
降低溫度，可使氯化銨的溶解度降低，有利于氯化銨的析出來(lái)，所以選項(xiàng)C正確；
故答案為：a、c；
（5）①水蒸氣會(huì)進(jìn)入堿石灰，導(dǎo)致干燥管質(zhì)量增加，測(cè)定的生成二氧化碳的質(zhì)量偏大，碳酸鈉的質(zhì)量偏大，故①錯(cuò)誤；
②取純堿樣品ag于試管中，溶解后，先加入過(guò)量硝酸酸化，再滴加過(guò)量的AgNO₃溶液，產(chǎn)生氯化銀沉淀，根據(jù)氯元素守恒，n（Cl）=n（AgCl）=n（NaCl），能測(cè)定其純度，故②正確；
③取純堿樣品ag于試管中，溶解后，滴加過(guò)量的CaCl₂溶液，沉淀經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥，得到碳酸鈣，其質(zhì)量為bg，根據(jù)碳元素守恒，n（CaCO₃）=n（Na₂CO₃），能測(cè)定其純度，故②正確；
故答案為：②、③．

點(diǎn)評(píng) 本題以侯氏制堿法的原理為切入點(diǎn)，分別考查藥品的選用、操作過(guò)程分析、實(shí)驗(yàn)裝置評(píng)價(jià)、化學(xué)計(jì)算、化工生產(chǎn)原理等知識(shí)，題目難度中等，正確分析題干信息為解答關(guān)鍵，試題有利于培養(yǎng)學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>