Question

1．某制堿廠以海水為主要原料生產(chǎn)純堿（碳酸鈉）和其他副產(chǎn)品．
（一）將海水進(jìn)行處理后獲得精鹽水．海水中，除氯化鈉外，還含有氯化鎂、氯化鈣、硫酸鈉等雜質(zhì)．其處理的主要流程如下：

（1）加入氫氧化鈉溶液的目的是除去海水中的氯化鎂．
（2）操作Ⅰ的名稱是過(guò)濾
（3）操作Ⅰ所得的沉淀是混合物，其成分有：BaSO₄、Mg（OH）₂、CaCO₃、BaCO₃（填化學(xué)式）．
（4）向?yàn)V液中滴加適量稀鹽酸目的是除去濾液中的NaOH和Na₂CO₃．
（二）將精鹽水制成飽和溶液，先向其中通入足量的氨氣，再向其中通入足量的二氧化碳至有大量晶體（碳酸氫鈉，NaHCO₃）析出，反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaCl+NH₃+CO₂+H₂O═NH₄Cl+NaHCO₃↓；將晶體轉(zhuǎn)移出來(lái)后，加熱至不再有氣體產(chǎn)生，所得固體即為純堿．
（1）加熱晶體碳酸氫鈉獲得純堿的化學(xué)方程式為2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O．
（2）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；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，根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)可確定純堿樣品含有雜質(zhì)NaCl（寫化學(xué)式）．
（三）為測(cè)定上述方法獲得的純堿產(chǎn)品中碳酸鈉的純度．某研究性學(xué)習(xí)小組對(duì)純堿產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)．取22克該樣品于燒杯中，加水將其溶解，然后逐滴加入溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14.6%的稀鹽酸并不斷振蕩．通過(guò)查閱資料得知，在滴加鹽酸過(guò)程中首先發(fā)生的反應(yīng)是：Na₂CO₃+HCl═NaHCO₃+NaCl；然后發(fā)生的反應(yīng)是：NaHCO₃+HCl═NaCl+H₂O+CO₂↑，在上述過(guò)程中燒杯中溶液質(zhì)量與加入稀鹽酸質(zhì)量的關(guān)系如圖甲所示：

（1）某同學(xué)認(rèn)為，在上述純堿含量測(cè)定過(guò)程中，用玻璃棒不斷攪拌，能使測(cè)定誤差減小，其理由是促使純堿與鹽酸充分反應(yīng)，同時(shí)有利于二氧化碳的散逸．
（2）請(qǐng)你根據(jù)圖甲提供的信息，在圖乙的坐標(biāo)系中畫出檢測(cè)過(guò)程中產(chǎn)生CO₂的質(zhì)量隨滴加鹽酸質(zhì)量的變化曲線．（標(biāo)明二氧化碳質(zhì)量的相應(yīng)數(shù)值）
（3）計(jì)算該樣品中純堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（寫出計(jì)算過(guò)程）．

Answer 1

分析 （一）根據(jù)除雜的原則，利用復(fù)分解反應(yīng)將雜質(zhì)離子鎂離子、鈣離子、硫酸根離子和新增的鋇離子一一轉(zhuǎn)化成沉淀除去，經(jīng)過(guò)濾后再利用稀鹽酸 將過(guò)量的氫氧化鈉和碳酸鈉除去；
（二）（1）由碳酸氫鈉加熱反應(yīng)制取碳酸鈉的同時(shí)生成水和二氧化碳，寫化學(xué)方程式；
（2）欲知純堿樣品含有的雜質(zhì)，可用反向思維方法，先確定白色沉淀，再推斷雜質(zhì)是什么；
（三）（1）從題意用玻璃棒攪拌能減小實(shí)驗(yàn)誤差來(lái)分析；
（2）計(jì)算出開(kāi)始產(chǎn)生二氧化碳的點(diǎn)和不再產(chǎn)生二氧化碳的點(diǎn)即可繪得變化的曲線；
（3）要計(jì)算碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，需要求得碳酸鈉的質(zhì)量．

解答 解：（1）海水中存在的雜質(zhì)離子有硫酸根離子、鎂離子和鈣離子，可通過(guò)加入氯化鋇、氫氧化鈉和碳酸鈉逐一轉(zhuǎn)化成沉淀除去，故加氫氧化鈉的目的是：除去海水中的氯化鎂；
故答案是：除去海水中的氯化鎂；
（2）根據(jù)操作Ⅰ后的物質(zhì)分類（沉淀和濾液）知，該步驟的名稱為：過(guò)濾；
故答案是：過(guò)濾；
（3）因硫酸根離子與鋇離子會(huì)生成硫酸鋇沉淀，鎂離子與氫氧根離子生成氫氧化鎂沉淀，鈣離子與碳酸根離子生成碳酸鈣沉淀，又因碳酸鈉還能與過(guò)量的除雜試劑氯化鋇反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀，故過(guò)濾后的沉淀物有：硫酸鋇、氫氧化鎂、碳酸鈣和硫酸鋇；
故答案是：CaCO₃、BaCO₃
（4）加稀鹽酸的目的是除去過(guò)量的試劑氫氧化鈉和碳酸鈉以得到精鹽水；
故答案是：除去濾液中的NaOH和Na₂CO₃
（二）（1）碳酸氫鈉受熱后分解為碳酸鈉、水和二氧化碳，其反應(yīng)方程式為：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O；
故答案是：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O；
（2）由題意可知，滴加AgNO3溶液，有白色沉淀，此沉淀即AgCl，所以反應(yīng)物中一定有氯離子，并且樣品完全溶于水，由此可以推斷純堿樣品含有雜質(zhì)NaCl；
故答案為：NaCl；
 （三）（1）從用玻璃棒攪拌能減小實(shí)驗(yàn)誤差的角度看，應(yīng)該是促使純堿與鹽酸充分反應(yīng)，同時(shí)有利于二氧化碳的逸散．
故答案是：促使純堿與鹽酸充分反應(yīng)，同時(shí)有利于二氧化碳的散逸；       
（2）據(jù)圖甲可以看出，當(dāng)加入鹽酸的量為50g時(shí)開(kāi)始產(chǎn)生二氧化碳，當(dāng)加入鹽酸的量為100g時(shí)不再生成二氧化碳，設(shè)產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量為x，則有
NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑．
       36.5         44
      50g×14.6%    x
   36.5：50g×14.6%=44：x               
解得，x=8.8g
所以本題答案為：

（3）根據(jù)題意可以看出，與碳酸鈉反應(yīng)的鹽酸共有100g，設(shè)碳酸鈉的質(zhì)量為y，則有
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
106    73
y     100g×14.6%
$\frac{106}{y}=\frac{73}{100g×14.6%}$
解得，y=21.2g，
所以該樣品中純堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{21.2g}{22g}$×100%=96.4%
答：該樣品中純堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)96.4%．

點(diǎn)評(píng) 弄清圖甲曲線中各個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)的意義是解答本題的關(guān)鍵，由反應(yīng)過(guò)程的詳細(xì)情況合理地分析出曲線上點(diǎn)的含義，從而來(lái)理解出在滴入的稀鹽酸的質(zhì)量為50g時(shí)才產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，原來(lái)的鹽酸是參與了Na₂CO₃+HCl═NaHCO₃+NaCl反應(yīng)，當(dāng)?shù)稳氲柠}酸質(zhì)量為100g時(shí)，產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w的量最多，也即完全反應(yīng)，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)計(jì)算出CO₂的質(zhì)量為8.8g，從而畫出圖象；本題運(yùn)用結(jié)合圖象解決問(wèn)題難度較大，要求學(xué)生的基本功很扎實(shí)．