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]
①該廠采用“侯氏制堿法”生產的化工產品為純堿和氯化銨．
②生產原料粗鹽中含有少量可溶性雜質（MgSO₄和CaCl₂）及不溶性雜質．
③氯化銨分解的化學方程式是NH₄Cl

△   .

NH₃↑+HCl↑．
④部分生產流程如圖所示：

[問題討論]
（1）此工業流程中操作 I之前依次加入四種物質的順序有錯誤，請寫出正確的加入順序

abdc或adbc或adcb

（填字母）；
（2）改正錯誤順序后，溶液A中的溶質有NaCl以及

NaOH和Na₂CO₃

，操作Ⅱ的名稱為

過濾

；
（3）寫出反應（2）、（3）化學方程式

NaCl+NH₃+H₂O+CO₂=NaHCO₃+NH₄Cl

、

2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑

；
（4）上述生產流程中可循環使用的是

二氧化碳和氨氣

；
[組成確定]從上述制得的純堿產品稱取一定質量樣品，經多次充分加熱后，再稱重，質量無變化；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．
（5）由上述實驗可確定純堿樣品含有雜質

NaCl

（寫化學式）；
[含量測定]
同學們為了測定該純堿樣品的純度（假定只有（5）中的雜質），設計了如下實驗：
（6）從上述制得純堿產品中取24克樣品，完全平均分成兩等份進行甲、乙實驗．
甲組實驗：取其中一份，向其中加入過量的鹽酸，直至樣品中無氣泡冒出．充分加熱蒸發所得物質并干燥、冷卻至室溫后稱量，所得固體質量為12.9g．計算樣品中碳酸鈉的質量分數為

72.3%

（精確到0.1%）；
乙組實驗：取另一份，利用圖所示裝置，測出反應后裝置C增重了3.96g（所加試劑均足量）．實驗結束后，發現乙組測定的碳酸鈉質量分數

偏大

（填“偏大”或“偏小”），其原因是

C中的堿石灰吸收了空氣中的二氧化碳和水蒸氣

．

Answer 1

分析：（1）向粗鹽中加入過量的水時，氯化鈉、硫酸鎂、氯化鈣等物質溶解，形成溶液，再加入過量的氫氧化鈉除去硫酸鎂，再加入過量的氯化鋇除去生成的硫酸鈉，再加入過量的碳酸鈉除去氯化鈣和過量的氯化鋇；或再加入過量的氯化鋇除去硫酸鎂，再加入過量的氫氧化鈉除去生成的氯化鎂，再加入過量的碳酸鈉除去氯化鈣；或再加入過量的氯化鋇除去硫酸鎂，再加入過量的碳酸鈉除去氯化鈣，再加入過量的氫氧化鈉除去生成的氯化鎂；
（2）改正錯誤順序后，溶液A中的溶質有NaCl以及過量的NaOH 和Na₂CO₃；操作Ⅱ是過濾；
（3）氯化鈉、氨氣、水、二氧化碳等物質反應能生成碳酸氫鈉和氯化銨，碳酸氫鈉受熱分解能生成碳酸鈉、水和二氧化碳；
（4）二氧化碳和氨氣可以循環使用；
（5）氯化鈉和硝酸銀反應能生成氯化銀沉淀和硝酸鈉；
（6）根據相關方面的數據可以計算碳酸鈉的質量分數，堿石灰能和吸收水和二氧化碳．

解答：解：（1）向粗鹽中加入過量的水時，氯化鈉、硫酸鎂、氯化鈣等物質溶解，形成溶液，再加入過量的氫氧化鈉除去硫酸鎂，再加入過量的氯化鋇除去生成的硫酸鈉，再加入過量的碳酸鈉除去氯化鈣和過量的氯化鋇；或再加入過量的氯化鋇除去硫酸鎂，再加入過量的氫氧化鈉除去生成的氯化鎂，再加入過量的碳酸鈉除去氯化鈣；或再加入過量的氯化鋇除去硫酸鎂，再加入過量的碳酸鈉除去氯化鈣，再加入過量的氫氧化鈉除去生成的氯化鎂．
故填：abdc或adbc或adcb．
（2）改正錯誤順序后，溶液A中的溶質有NaCl以及NaOH 和Na₂CO₃，操作Ⅱ是過濾．
故填：NaOH 和Na₂CO₃；過濾．
（3）氯化鈉、氨氣、水、二氧化碳等物質反應能生成碳酸氫鈉和氯化銨，反應的化學方程式為：NaCl+NH₃+H₂O+CO₂=NaHCO₃+NH₄Cl；碳酸氫鈉受熱分解的化學方程式為：
2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．
故填：NaCl+NH₃+H₂O+CO₂=NaHCO₃+NH₄Cl；2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．
（4）上述生產流程中可循環使用的是二氧化碳和氨氣．
故填：二氧化碳和氨氣．
（5）經多次充分加熱后，再稱重，質量無變化，說明雜質不是碳酸鈉，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，說明沉淀是氯化銀，進一步可以證明雜質是氯化鈉，化學式是NaCl．
故填：NaCl．
（6）解：設12g樣品中碳酸鈉的質量為X，與過量的鹽酸反應生成的氯化鈉的質量為m，
則氯化鈉的質量為：12g-X，
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑，
  106            117
   X              m

106

117

=

X

m

，
m=

117

106

X，

117

106

X+12g-X=12.9g，
X=8.67g，
樣品中碳酸鈉的質量分數為：

8.67g

12g

×100%=72.3%．
故填：72.3%．     
因為C中的堿石灰吸收了空氣中的二氧化碳和水蒸氣，所以乙組測定的碳酸鈉質量分數偏大．
故填：偏大；C中的堿石灰吸收了空氣中的二氧化碳和水蒸氣．

點評：化學實驗現象是化學實驗最突出、最鮮明的部分，也是進行分析推理得出結論的依據，掌握物質的性質和相互之間的反應關系，有助于提高觀察實驗、進行實驗的能力．所以，對化學實驗不僅要認真觀察，還應掌握設計實驗、觀察實驗現象的方法．