Question

根據侯德榜制堿法原理并參考下表的數據，實驗室制備純堿Na₂CO₃的主要步驟是：將配制好的飽和NaCl溶液倒入燒杯中加熱，控制溫度在30—35 ℃，攪拌下分批加入研細的NH₄HCO₃固體，加料完畢后，繼續保溫30分鐘，靜置、過濾得NaHCO₃晶體。用少量蒸餾水洗滌除去雜質，抽干后，轉入蒸發皿中，灼燒2小時，制得Na₂CO₃固體。

四種鹽在不同溫度下的溶解度（g/100 g水）表

溫度 溶解度 鹽	0 ℃	10 ℃	20 ℃	30 ℃	40 ℃	50 ℃	60 ℃	100 ℃
NaCl	35.7	35.8	36.0	36.3	36.6	37.0	37.3	39.8
NH4HCO3	11.9	15.8	21.0	27.0	—①	—	—	—
NaHCO3	6.9	8.1	9.6	11.1	12.7	14.5	16.4	—
NH4C	l29.4	33.3	37.2	41.4	45.8	50.4	55.3	77.3

①＞35℃  NH₄HCO₃會有分解

請回答：

（1）反應溫度控制在30—35 ℃，是因為若高于35 ℃，則__________________________，若低于30 ℃，則______________________________________；為控制此溫度范圍，采取的加熱方法為__________________________________________________________。

（2）加料完畢后，繼續保溫30分鐘，目的是______________________________________。靜置后只析出NaHCO₃晶體的原因是___________________________________________。用蒸餾水洗滌NaHCO₃晶體的目的是除去_______________________________________雜質（以化學式表示）。

（3）過濾所得的母液中含有______________________________________（以化學式表示），需加入___________________，并作進一步處理，使NaCl溶液循環使用，同時可回收NH₄Cl。

（4）測試純堿產品中NaHCO₃含量的方法是：準確稱取純堿樣品W g，放入錐形瓶中加蒸餾水溶解，加1—2滴酚酞指示劑，用物質的量濃度為c( mol·L^-1)的HCl溶液滴定至溶液由紅色到無色（指示+H⁺====反應的終點），所用HCl溶液體積為V₁ mL，再加1—2滴甲基橙指示劑，繼續用HCl溶液滴定至溶液由黃變橙，所用HCl溶液總體積為V₂ mL。寫出純堿樣品中NaHCO₃質量分數的計算式：

w(NaHCO₃)=___________________。

?

Answer 1

1）NH₄HCO₃分解  反應速率降低  水浴加熱

（2）使反應充分進行  NaHCO₃的溶解度最小  NaCl、NH₄Cl、NH₄HCO₃

(3)NaHCO₃、NaCl、NH₄Cl、NH₄HCO₃  HCl

(4)×100%

解析：侯德榜制堿法利用一定條件下NaHCO₃溶解度相對較小的特點，在飽和食鹽水中先后通入NH₃、CO₂，獲得NaHCO₃后灼燒生成Na₂CO₃。

根據表格，40 ℃以上NH₄HCO₃溶解度不再給出，因為在35 ℃以上NH₄HCO₃開始分解。在35 ℃下盡量提高溫度可以讓反應速度加快，有利于提高單位時間產率。反應液中存在Na⁺、Cl^-、、，參照30 ℃時各物質溶解度可知，此時溶解度最小的NaHCO₃最先析出。30 ℃時，NaHCO₃溶解度為11.1 g，說明Na⁺、不可能全部沉淀。最終得到的母液中同時存在Na⁺、Cl^-、、，向其中加入HCl，可使NaCl溶液循環使用，并能回收NH₄Cl。

在滴定過程中，Na₂CO₃發生兩步反應：

Na₂CO₃  +  HCl  ====  NaHCO₃+NaCl

              cV₁/1 000      cV₁/1 000

NaHCO₃  +  HCl====NaCl+H₂O+CO₂↑

cV₁/1 000    cV₁/1 000

Na₂CO₃消耗的HCl共2cV₁/1 000 mol，則NaHCO₃消耗的HCl為（cV₂/1 000-2cV₁/1 000） mol，

樣品中NaHCO₃的純度為：×100%。