Question

某校化學興趣小組參觀制堿廠后，獲得以下信息并對相關問題進行研究．
查閱資料：
＜資料1＞該廠采用“侯氏制堿法”生產的化工產品為純堿和氯化銨．
＜資料2＞生產原料粗鹽中含有少量可溶性雜質（MgCl₂和CaCl₂）及不溶性雜質．
＜資料3＞部分生產流程如下圖所示
氯化銨分解的化學方程式是NH₄Cl═NH₃↑+HCl↑
＜資料4＞生產原理：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，此反應的化學方程式為

 

．
問題討論：
（1）溶液A中的溶質為

 

，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）上述生產流程中可循環使用的是

 

（填序號）．
A．CO₂        B．NH₃        C．HCl        D．NaOH      E．Na₂CO₃
（4）上述反應（1）中發生了兩個化學反應，寫出反應的化學方程式：

 

，

 

組成確定：
（1）稱取一定質量的純堿樣品，經多次充分加熱后，再稱重，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）．
含量測定：
同學們為了測定該純堿樣品的純度（假定只含一種上述雜質），設計了如下實驗．
甲組：取12，0g純堿樣品，向其中加入過量的鹽酸，直至樣品中無氣泡冒出．將反應后所得溶液小心蒸發，并將所得物質干燥、冷卻至室溫后稱得固體質量為13.1g．樣品中碳酸鈉的質量分數為

 

（必須要有寫出計算過程，請在下方寫出）
乙組：取12，0g純堿樣品，利用右圖所示裝置，測出反應后裝置C增重了4.1g（所加試劑均足量）．
實驗結束后，發現乙組測定的質量分數偏小，其原因是

 

．
丙組：取12.0克的純堿樣品，完全溶于水，向其中加入過量的氯化鈣溶液，待完全沉淀后過濾、洗滌、烘干稱量固體質量，從而計算碳酸鈉的質量分數．組內同學提出意見，認為如果將氯化鈣溶液換成氯化鋇溶液則更好，老師認為有道理，原因是

 

．

Answer 1

分析：[查閱資料]＜資料4＞根據信息“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．
【問題討論】（1）根據粗鹽的成分及它們和氫氧化鈉、碳酸鈉等的化學性質回答前一空；根據過濾的原理和適用范圍回答后一空．
（2）根據實驗目的是除去食鹽中雜質進行分析．
（3）根據生產流程中涉及的方程式和流程圖分析回答．
（4）根據復分解反應原理進行書寫方程式．
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．
【含量測定】甲組：所得固體與純堿樣品的質量差實際上是生成的氯化鈉與碳酸鈉的質量差，據此可根據化學方程式，利用差量法算出樣品中碳酸鈉的質量，再計算其質量分數．
乙組：根據乙組測定的質量分數偏小，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回答．
丙組：可根據生成的產物的質量大小對計算誤差的方面進行考慮．

解答：解：[查閱資料]
＜資料4＞根據信息“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，根據碳酸氫鈉的組成判斷應是水和二氧化碳，
故方程式為2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．
【問題討論】（1）粗鹽中含有少量可溶性雜質（MgCl₂和CaCl₂），氯化鎂能與氫氧化鈉反應生成氫氧化鎂沉淀和氯化鈉，
氯化鈣能與碳酸鈉反應生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉，所以A中的溶質主要是氯化鈉，由于氫氧化鈉和碳酸鈉過量，溶液A中也有氫氧化鈉和碳酸鈉；過濾是把固體與液體分開的操作，操作Ⅱ將混合物分成了晶體與溶液，正是通過過濾操作．
（2）實驗目的是除去實驗中鈣鎂離子，加入氫氧化鈉是為了將鎂離子變為氫氧化鎂沉淀除去，加入碳酸鈉是將鈣離子變為碳酸鈣沉淀除去．
（3）根據生產流程中涉及的方程式和流程圖，發現二氧化碳、氨氣、氯化氫、碳酸鈉為重復使用的物質．
（4）涉及的兩個反應是氫氧化鈉與氯化鎂反應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，說明原碳酸鈉中含有氯化鈉．
【含量測定】甲組：解：設樣品中碳酸鈉的質量為X．
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑   質量差
106         117                11
X                           13.1g-12.0g=1.1g 

106

x

=

11

1.1g

   
解之得：X=10.6g
樣品中碳酸鈉的質量分數為

10.6g

12g

×100%=88.3%
乙組：乙組測定的質量分數偏小，其直接原因是C裝置增重少，可能原因是生成的二氧化碳氣體沒有被C中的燒堿完全吸收．
丙組：因為同質量的碳酸鈉生成碳酸鋇的質量遠大于碳酸鈣，稱量誤差小于碳酸鈣，計算出碳酸鈉的質量分數誤差也就越小．
故答案為：
[查閱資料]＜資料4＞2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
【問題討論】
（1）①NaCl、NaOH、Na₂CO₃；②過濾；
（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
【含量測定】甲組：88.3%；
乙組：生成的二氧化碳氣體沒有被C中的燒堿完全吸收．
丙組：同質量的碳酸鈉生成碳酸鋇的質量遠大于碳酸鈣，稱量誤差小．

點評：本題考查涉及知識點多，考查學生利用課本知識解決新問題能力，能加深學生對課本知識的理解，訓練學生的思維能力．