Question

某校化學(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．
查閱資料：
＜資料1＞該廠采用“侯氏制堿法”生產(chǎn)的化工產(chǎn)品為純堿和氯化銨．
＜資料2＞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)．
＜資料3＞部分生產(chǎn)流程如下圖所示
氯化銨分解的化學(xué)方程式是NH₄Cl═NH₃↑+HCl↑
＜資料4＞生產(chǎn)原理：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl，分離的晶體A，使其充分受熱即可分解制得純堿及兩種常見的氧化物，此反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
問(wèn)題討論：
（1）溶液A中的溶質(zhì)為

 

，操作Ⅱ的名稱為

 

．
（2）上述流程中氫氧化鈉溶液的作用是

 

，碳酸鈉溶液的作用是

 

（3）上述生產(chǎn)流程中可循環(huán)使用的是

 

（填序號(hào)）．
A．CO₂        B．NH₃        C．HCl        D．NaOH      E．Na₂CO₃
（4）上述反應(yīng)（1）中發(fā)生了兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式：

 

，

 

組成確定：
（1）稱取一定質(zhì)量的純堿樣品，經(jīng)多次充分加熱后，再稱重，質(zhì)量無(wú)變化；
（2）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．
由上述實(shí)驗(yàn)可確定純堿樣品含有雜質(zhì)

 

（寫化學(xué)式）．
含量測(cè)定：
同學(xué)們?yōu)榱藴y(cè)定該純堿樣品的純度（假定只含一種上述雜質(zhì)），設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)．
甲組：取12，0g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．將反應(yīng)后所得溶液小心蒸發(fā)，并將所得物質(zhì)干燥、冷卻至室溫后稱得固體質(zhì)量為13.1g．樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

（必須要有寫出計(jì)算過(guò)程，請(qǐng)?jiān)谙路綄懗觯?BR>乙組：取12，0g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4.1g（所加試劑均足量）．
實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，發(fā)現(xiàn)乙組測(cè)定的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小，其原因是

 

．
丙組：取12.0克的純堿樣品，完全溶于水，向其中加入過(guò)量的氯化鈣溶液，待完全沉淀后過(guò)濾、洗滌、烘干稱量固體質(zhì)量，從而計(jì)算碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．組內(nèi)同學(xué)提出意見，認(rèn)為如果將氯化鈣溶液換成氯化鋇溶液則更好，老師認(rèn)為有道理，原因是

 

．

Answer 1

分析：[查閱資料]＜資料4＞根據(jù)信息“分離出NaHCO₃，使其充分受熱即可分解制得純堿及兩種常見的氧化物”書寫．
【問(wèn)題討論】（1）根據(jù)粗鹽的成分及它們和氫氧化鈉、碳酸鈉等的化學(xué)性質(zhì)回答前一空；根據(jù)過(guò)濾的原理和適用范圍回答后一空．
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖浅�去食鹽中雜質(zhì)進(jìn)行分析．
（3）根據(jù)生產(chǎn)流程中涉及的方程式和流程圖分析回答．
（4）根據(jù)復(fù)分解反應(yīng)原理進(jìn)行書寫方程式．
組成確定：加入硝酸銀溶液生成白色沉淀，不溶于稀硝酸，是氯化銀沉淀．
【含量測(cè)定】甲組：所得固體與純堿樣品的質(zhì)量差實(shí)際上是生成的氯化鈉與碳酸鈉的質(zhì)量差，據(jù)此可根據(jù)化學(xué)方程式，利用差量法算出樣品中碳酸鈉的質(zhì)量，再計(jì)算其質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
乙組：根據(jù)乙組測(cè)定的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小，其直接原因是C裝置增重少，可從二氧化碳的吸收是否完全來(lái)回答．
丙組：可根據(jù)生成的產(chǎn)物的質(zhì)量大小對(duì)計(jì)算誤差的方面進(jìn)行考慮．

解答：解：[查閱資料]
＜資料4＞根據(jù)信息“分離出NaHCO₃，使其充分受熱即可分解制得純堿及兩種常見的氧化物”知，反應(yīng)物為碳酸氫鈉，條件是加熱，生成物除碳酸鈉外，還有兩種常見的氧化物，根據(jù)碳酸氫鈉的組成判斷應(yīng)是水和二氧化碳，
故方程式為2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．
【問(wèn)題討論】（1）粗鹽中含有少量可溶性雜質(zhì)（MgCl₂和CaCl₂），氯化鎂能與氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀和氯化鈉，
氯化鈣能與碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉，所以A中的溶質(zhì)主要是氯化鈉，由于氫氧化鈉和碳酸鈉過(guò)量，溶液A中也有氫氧化鈉和碳酸鈉；過(guò)濾是把固體與液體分開的操作，操作Ⅱ?qū)⒒旌衔锓殖闪司�體與溶液，正是通過(guò)過(guò)濾操作．
（2）實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖浅�去�?shí)驗(yàn)中鈣鎂離子，加入氫氧化鈉是為了將鎂離子變?yōu)闅溲趸�鎂沉淀除去，加入碳酸鈉是將鈣離子變?yōu)樘妓徕}沉淀除去．
（3）根據(jù)生產(chǎn)流程中涉及的方程式和流程圖，發(fā)現(xiàn)二氧化碳、氨氣、氯化氫、碳酸鈉為重復(fù)使用的物質(zhì)．
（4）涉及的兩個(gè)反應(yīng)是氫氧化鈉與氯化鎂反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀和氯化鈉：MgCl₂+2NaOH=Mg（OH）₂↓+2NaCl
碳酸鈉和氯化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉：Na₂CO₃+CaCl₂=CaCO₃↓+2NaCl
組成確定：加入硝酸銀溶液生成白色沉淀，不溶于稀硝酸，是氯化銀沉淀，說(shuō)明原碳酸鈉中含有氯化鈉．
【含量測(cè)定】甲組：解：設(shè)樣品中碳酸鈉的質(zhì)量為X．
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑   質(zhì)量差
106         117                11
X                           13.1g-12.0g=1.1g 

106

x

=

11

1.1g

   
解之得：X=10.6g
樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

10.6g

12g

×100%=88.3%
乙組：乙組測(cè)定的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小，其直接原因是C裝置增重少，可能原因是生成的二氧化碳?xì)怏w沒(méi)有被C中的燒堿完全吸收．
丙組：因?yàn)橥�質(zhì)量的碳酸鈉生成碳酸鋇的質(zhì)量遠(yuǎn)大于碳酸鈣，稱量誤差小于碳酸鈣，計(jì)算出碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)誤差也就越�。�
故答案為：
[查閱資料]＜資料4＞2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
【問(wèn)題討論】
（1）①NaCl、NaOH、Na₂CO₃；②過(guò)濾；
（2）除去鎂離子；除去鈣離子
（3）ABCE；
（4）MgCl₂+2NaOH=Mg（OH）₂↓+2NaCl；Na₂CO₃+CaCl₂=CaCO₃↓+2NaCl
組成確定：NaCl
【含量測(cè)定】甲組：88.3%；
乙組：生成的二氧化碳?xì)怏w沒(méi)有被C中的燒堿完全吸收．
丙組：同質(zhì)量的碳酸鈉生成碳酸鋇的質(zhì)量遠(yuǎn)大于碳酸鈣，稱量誤差小．

點(diǎn)評(píng)：本題考查涉及知識(shí)點(diǎn)多，考查學(xué)生利用課本知識(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．