Question

18．1942年侯德榜打破了國(guó)外制堿技術(shù)壟斷，發(fā)明的侯氏制堿法部分流程如圖
（1）從海水中提取NaCl，欲除去Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等雜質(zhì)，需要加入過(guò)量的①NaOH、②HCl、③Na₂CO₃、④BaCl₂，這四種試劑必須最后加入的是②（填序號(hào)）．
（2）該生產(chǎn)流程中可以直接循環(huán)使用的物質(zhì)是CO₂．
（3）反應(yīng)I需要通入過(guò)量CO₂生成NaHCO₃，卻不通入適量CO₂直接制取Na₂CO₃，其原因可能是在該條件下，NaHCO₃的溶解度小于Na₂CO₃．上述煅燒反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．
（4）某檢驗(yàn)員稱取含有少量NaHCO₃的純堿樣品11.02g，加入到足量稀H₂SO₄中，待固體樣品完全反應(yīng)后，測(cè)得生成的CO₂4.62g．求樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程，結(jié)果保留一位小數(shù)）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)鎂離子用氫氧根離子沉淀，硫酸根離子用鋇離子沉淀，鈣離子用碳酸根離子沉淀，過(guò)濾要放在所有的沉淀操作之后，加碳酸鈉要放在加氯化鋇之后，可以將過(guò)量的鋇離子沉淀，最后再用鹽酸處理溶液中的碳酸根離子和氫氧根離子，進(jìn)行分析解答；
（2）根據(jù)流程的原料和產(chǎn)物分析；
（3）根據(jù)物質(zhì)的溶解度分析；碳酸氫鈉加熱生成碳酸鈉、水和二氧化碳；
（4）根據(jù)碳酸鈉與硫酸反應(yīng)方程式和碳酸氫鈉與硫酸反應(yīng)方程式，列關(guān)系式求解．

解答 解：（1）鎂離子用氫氧根離子沉淀，加入過(guò)量的氫氧化鈉可過(guò)量CO₂生成NaHCO₃，溶液以將鎂離子沉淀；硫酸根離子用鋇離子沉淀，加入過(guò)量的氯化鋇溶液可以將硫酸根離子沉淀；至于先除鎂離子，還是先除硫酸根離子都可以；鈣離子用碳酸根離子沉淀，除鈣離子加入過(guò)量的碳酸鈉溶液轉(zhuǎn)化為沉淀，但是加入碳酸鈉溶液要放在加入的氯化鋇溶液之后，這樣碳酸鈉會(huì)除去反應(yīng)剩余的氯化鋇；完全反應(yīng)后，再進(jìn)行過(guò)濾，最后再加入鹽酸除去反應(yīng)剩余的氫氧根離子和碳酸根離子；
（2）流程中二氧化碳可以直接循環(huán)使用；
（3）由于常溫下，NaHCO₃的溶解度小于Na₂CO₃，過(guò)量CO₂生成NaHCO₃更易于分離，碳酸氫鈉加熱生成碳酸鈉、水和二氧化碳，化學(xué)方程式為：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
（4）設(shè)Na₂CO₃固體的質(zhì)量為x，NaHCO₃固體的質(zhì)量為y 
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106                                          44
x                                             $\frac{44x}{106}$
2NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+2CO₂↑
168                                               88
y                                                  $\frac{88y}{168}$
可得：$\left\{\begin{array}{l}{\frac{44x}{106}+\frac{88y}{168}=4.62g}\\{x+y=11.02g}\end{array}\right.$
解得：x=10.6g，y=0.42g
樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{10.6g}{11.02g}×100%$≈96.2%，
答：樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96.2%．
故答案為：（1）②；（2）CO₂；（3）在該條件下，NaHCO₃的溶解度小于Na₂CO₃；2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
（4）96.2%．

點(diǎn)評(píng) 本題充分考查利用課本知識(shí)解決新問(wèn)題能力，能加深學(xué)生對(duì)課本知識(shí)的理解，訓(xùn)練學(xué)生的思維能力、分析解決問(wèn)題的能力，難度稍大．