Question

【題目】碳酸鈉是重要的化工原料。呂布蘭、索爾維和侯德榜為它的工業(yè)化生產(chǎn)作出了巨大貢獻。

Ⅰ、呂布蘭法：1789年，法國醫(yī)生呂布蘭(N. Leblanc, 1742 -1806)以食鹽、濃硫酸、木炭和石灰石為原料，開創(chuàng)了規(guī)模化工業(yè)制取碳酸鈉的先河，具體流程如圖：

（1）在高溫條件下，②中發(fā)生兩步反應，其中一步是Na2SO4和木炭生成Na2S和CO，該反應的化學方程式為____；

（2）③中”水浸”時通常需要攪拌，其目的是____；

（3）呂布蘭法有明顯不足，不斷有科學家進行改進，請寫出該法不足之處__（一處即可）。

II、索爾維法: 1892 年，比利時工程師索爾維發(fā)明氨堿法制碳酸鈉，又稱索爾維法。原理如下:

某興趣小組采用下列裝置模擬索爾維法制備碳酸氫鈉，進而制得碳酸鈉。實驗操作如下:

①關閉K1，打開K2，通入NH3，調(diào)節(jié)氣流速率，待其穩(wěn)定后，打開K1通入CO2；

②三頸燒瓶內(nèi)出現(xiàn)較多固體時，關閉K2停止通NH3，一段時間后，關閉 K1停止通CO2；

③將三頸燒瓶內(nèi)的反應混合物過濾、洗滌、低溫干燥，并將所得固體置于敞口容器中加熱，記錄剩余固體質(zhì)量。

加熱時間/min	t0	t1	t2	t3	t4	t5
剩余固體質(zhì)量/g	未記錄	15.3	13.7	11.9	10.6	10.6

請回答下列問題:

（4）三頸燒瓶上連接的長頸漏斗的主要作用是_______，有同學認為應該在長頸漏斗內(nèi)放置一團蘸有酸液的棉花，理由是______；關閉K2停止通NH3后，還要繼續(xù)通CO2一段時間，其目的是_______；

（5）根據(jù)實驗記錄，計算t2時NaHCO3固體的分解率為______( 已分解的NaHCO3質(zhì)量與加熱前原NaHCO3質(zhì)量的比值)。

Answer 1

【答案】 加快碳酸鈉的溶解速度 產(chǎn)生有毒的一氧化碳氣體，污染環(huán)境（或者高能耗等其他合理答案） 平衡壓強 吸收過量的氨氣 使氨氣、氯化鈉等充分反應 50%

【解析】

I、呂布蘭法：向氯化鈉固體中加入濃硫酸并加熱，得到氯化氫氣體和硫酸鈉溶液，再向硫酸鈉溶液中加入木炭和石灰石，高溫加熱，硫酸鈉和木炭反應生成硫化鈉和一氧化碳，硫化鈉再和碳酸鈣反應生成硫化鈣和碳酸鈉，經(jīng)過水浸得到碳酸鈉溶液，再蒸發(fā)結(jié)晶得到純堿。

II、①關閉K1，打開K2，通入NH3，調(diào)節(jié)氣流速率，待其穩(wěn)定后，打開K1通入CO2；氨氣、二氧化碳和氯化鈉反應即可得到碳酸氫鈉晶體，再過濾、洗滌、低溫干燥，并將碳酸氫鈉晶體置于敞口容器中加熱，碳酸氫鈉分解生成碳酸鈉。

（1）在高溫條件下，②中發(fā)生兩步反應，其中一步是Na2SO4和木炭生成Na2S和CO，該反應的化學方程式為：；

（2）③中”水浸”時通常需要攪拌，目的是加快碳酸鈉的溶解速度；

（3）呂布蘭法有明顯不足，例如會產(chǎn)生有毒的一氧化碳氣體，污染環(huán)境；

（4）三頸燒瓶上連接的長頸漏斗的主要作用是平衡壓強，保證氨氣和二氧化碳順利通入三頸燒瓶；在長頸漏斗內(nèi)放置一團蘸有酸液的棉花是為了吸收過量的氨氣，防止污染空氣；關閉K2停止通NH3后，還要繼續(xù)通 CO2一段時間，使氨氣、氯化鈉等充分反應；

（5）碳酸氫鈉分解生成碳酸鈉、二氧化碳和水，t5時，固體質(zhì)量不變，所以固體都是碳酸鈉，設起始碳酸氫鈉的質(zhì)量為x

則起始碳酸氫鈉的質(zhì)量為16.8g；t2時，固體質(zhì)量減少了16.8g-13.7g=3.1g，t5時，固體質(zhì)量減少了16.8g-10.6g=6.2g，所以t2時固體正好減少了一半，說明碳酸氫鈉分解了一半，則碳酸氫鈉的分解率為50%。