Question

某制堿廠以巖鹽水為主要原料生產純堿（Na₂CO₃）和其他副產品。

(一)有關資料

原料巖鹽水主要是含NaCl，此外還含有較多Na₂SO₄，以及少量CaCl₂和MgCl₂。

上述幾種物質在不同溫度時的溶解度數據如下表：

溫度/℃	0	10	20	30	40
溶 解 度 /g	NaCl	35.7	35.8	36.0	36.3	36.6
Na2SO4	4.5	9.6	20.2	40.8	48.4
CaCl2	59.5	65.0	74.5	100	116
MgCl2	52.9	53.8	54.8	56.0	58.0

（1）10℃時，飽和Na₂SO₄溶液中溶質的質量分數是       （精確到0.1 %）。

(二)生產工藝

經上述處理后得到主產品：工業純堿，副產品：A晶體。

（2）“降溫”的目的是析出副產品“A晶體”，A的化學式是        ；

（3）反應器中的反應為:NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl。再將NaHCO₃晶體轉移出來后，加熱所得固體即為工業純堿。在整個生產工藝中沒有涉及到的基本反應類型是             ，可重復利用的是          （水除外，只需一種）；

（4）在反應器中總是先通氨氣，后通二氧化碳，原因是                   。

(三)工業純堿中雜質的判斷：

（5）已知：NH₄Cl  NH₃↑+HCl↑

實驗步驟：①取一定質量的純堿樣品，經多次充分加熱后再稱重，發現質量無變化；

②另取少量純堿樣品加入適量水，樣品完全溶解，向該溶液中加入過量稀HNO₃，再滴加AgNO₃溶液，有白色沉淀。

由上述實驗可確定純堿樣品含有雜質       （寫化學式）。

(四)含量測定

（6）稱取純堿樣品21.3g于燒杯中，加入適量水將其溶解, 然后逐滴加入溶質質量分數為14.6%的稀鹽酸并不斷用玻璃棒攪拌。先發生反應：Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+ NaCl；后發生反應：NaHCO₃+HCl= NaCl+H₂O+CO₂↑。在上述過程中燒杯中溶液質量與加入稀鹽酸質量的關系如圖甲所示（不考慮CO₂的溶解），請你根據圖甲提供的信息計算檢測過程中產生CO₂的質量          。

（7）請通過計算并結合左表判斷此純堿樣品等級為      品。

 

Answer 1

【答案】

（1）8.8%

（2）Na₂SO₄

（3）置換反應    CO₂或NaCl  

（4）因為氨氣溶解度大，形成堿性環境便于二氧化碳溶解（可降低要求，如只答第一句）

（5）NaCl

（6）8.8g 

（7）99.5%  優等品 

【解析】

試題分析：（1）10℃時，飽和Na₂SO₄溶液的溶解度為9.6g，也就是說在此溫度下100g純水中最多溶解9.6g Na₂SO₄，質量分數為；（2）根據圖示可知，A為硫酸鈉；（3）NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl是個總反應，涉及到化合反應和復分解反應，碳酸氫鈉受熱分解的反應屬于分解反應，沒有涉及到的反應類型是置換反應；（4）二氧化碳在水中的溶解度較小，氨氣在水中的溶解度較大，先通氨氣可以使水呈堿性，有助于增大二氧化碳的溶解，從而增大了產量；（5）加入稀硝酸和硝酸銀能產生白色沉淀，說明有氯離子，可確定純堿樣品含有雜質氯化鈉；（6）根據題意，反應分為兩步進行，由圖可知，鹽酸加入質量在50g到100g間時溶液溶質的質量分數變化減小，說明這個過程發生的反應為NaHCO₃+HCl= NaCl+H₂O+CO₂↑，設生成的二氧化碳質量為g，總反應方程式為

Na₂CO₃+2HCl= 2NaCl+H₂O+CO₂↑

73             44

      

，解得，所以生成二氧化碳的質量為8.8g；

(7)設消耗碳酸鈉的質量為g，有

Na₂CO₃+2HCl= 2NaCl+H₂O+CO₂↑

106    73            

        

，解得

碳酸鈉的質量分數為：

對比表格的標準可知，為優等品。

考點：化學方程式的計算

點評：本題較為綜合，是集實驗探究和化學方程式計算于一體的題目，題目較為冗長，屬于較難的題目，在中考中常作為壓軸題出現。