Question

實(shí)驗(yàn)室可用NH₄HCO₃和NaCl為原料制備純堿．請(qǐng)根據(jù)下表數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)步驟，回答下列問題：30℃時(shí)幾種鹽的溶解度/g

NaCI	NH4HCO3	NaHCO3	NH4CI	Na2SO4	（NH4）SO4	CaCI2	MgCI2	CaSO4
36.3	27.0	11.1	41.4	40.8	78	51.7	26.2	0.165

制備純堿的步驟如下：
①配制50mL約25%的粗食鹽水溶液（密度近似為1g/cm³）．
②精制食鹽水（粗食鹽中含有少量Ca²⁺、Mg²⁺、SO

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等雜質(zhì)）用鹽酸將濾液的pH值調(diào)至7．
③加熱食鹽水，將溶液溫度控制在30℃～35℃．
④在不斷攪拌下，分次將研細(xì)的NH₄HCO₃加入食鹽水中，加完料后，繼續(xù)保溫、攪拌半小時(shí)．
⑤靜置，趁熱過濾，回收母液．晶體用蒸餾水洗滌兩次．
⑥將晶體灼燒，得到純堿．
（1）步驟①中，配制溶液的最后一步操作是

 

；
（2）步驟②中，SO₄^2-是否需要除去？

 

，理由是

 

．
（3）步驟④中所有操作的共同目的是

 

；
（4）步驟⑤中晶體的洗滌液中主要含有的雜質(zhì)陽離子是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：純堿工業(yè)（侯氏制堿法）

專題：實(shí)驗(yàn)題

分析：配制50mL約25%的粗食鹽水溶液（密度近似為1g/cm³），計(jì)算出所需的粗鹽的質(zhì)量為m=12.5g，用托盤天平稱量后放在小燒杯里，加水至溶液體積為50mL，攪拌使其完全溶解；加NaOH和Na₂CO₃除去Mg²⁺、Ca²⁺，調(diào)pH=7，此時(shí)溶液中仍有SO₄^2-；控溫在30-35℃，加NH₄HCO₃后攪拌，使NaHCO₃充分析出后，母液中有SO₄^2--和NH₄⁺．據(jù)此分析．
（1）配制一定溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶液，一般要經(jīng)過計(jì)算、稱量（或量取）、溶解（或稀釋）、裝瓶存放等步驟．
（2）可能存在的硫酸鹽Na₂SO₄和（NH₄）SO₄的溶解度比NaHCO₃大；
（3）根據(jù)加入NH₄HCO₃的目的是生成NaHCO₃來分析；
（4）根據(jù)加入NH₄HCO₃會(huì)引入NH₄⁺來分析．

解答： 解：配制50mL約25%的粗食鹽水溶液（密度近似為1g/cm³），計(jì)算出所需的粗鹽的質(zhì)量為m=12.5g，用托盤天平稱量后放在小燒杯里，加水至溶液體積為50mL，攪拌使其完全溶解；加NaOH和Na₂CO₃除去Mg²⁺、Ca²⁺，調(diào)pH=7，此時(shí)溶液中仍有SO₄^2-；控溫在30-35℃，加NH₄HCO₃后攪拌，使NaHCO₃充分析出后，母液中有SO₄^2--和NH₄⁺．
（1）配制50mL約25%的粗食鹽水溶液（密度近似為1g/cm³），所需的粗鹽的質(zhì)量為m=50g×25%=12.5g，用托盤天平量取12.5g粗鹽后，放入小燒杯里，加水至溶液體積為50mL，用玻璃棒攪拌使其完全溶解即可，故答案為：用玻璃棒攪拌；
（2）在步驟②中，加入NaOH和Na₂CO₃除去Mg²⁺、Ca²⁺，調(diào)pH=7，此時(shí)溶液中仍有SO₄^2-；但SO₄^2-不用除去，原因是可能存在的硫酸鹽Na₂SO₄和（NH₄）SO₄的溶解度比NaHCO₃大，在NaHCO₃析出時(shí)，硫酸鹽不會(huì)析出，且SO₄^2-含量少，過濾后會(huì)留在母液中，
故答案為：不需要；除去Ca²⁺、Mg²⁺后，在溶液所控制的溫度下，可能存在的硫酸鹽的溶解度比NaHCO₃大，且SO₄^2-含量少，過濾后會(huì)留在母液中；
（3）加入NH₄HCO₃的目的是生成NaHCO₃，故步驟④中所有操作的共同目的是使生成NaHCO₃的反應(yīng)充分進(jìn)行，故答案為：使生成NaHCO₃的反應(yīng)充分進(jìn)行；
（4）在步驟②中，SO₄^2--未除去，在步驟④中加入NH₄HCO₃會(huì)引入NH₄⁺，故步驟⑤中晶體的洗滌液中含雜質(zhì)離子為SO₄^2-和NH₄⁺，其中陽離子為NH₄⁺，故答案為：NH₄⁺．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了粗鹽的提純和侯氏制堿法的變形應(yīng)用，應(yīng)注意的是由于題目所給信息中硫酸鹽的溶解度比NaHCO₃大，且SO₄^2-含量少，過濾后會(huì)留在母液中，故SO₄^2-不用除去．