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：
①生產(chǎn)原料粗鹽中含有少量可溶性雜質（MgCl₂和CaCl₂）及不溶性雜質．
②該廠采用“侯氏制堿法”生產(chǎn)純堿．
③部分生產(chǎn)流程如下圖所示：

【問題討論】
（1）寫出產(chǎn)品A的化學式：

 

；寫出反應（2）的化學反應方程式：

 

；
（2）溶液A中的溶質有NaCl和

 

、

 

；上述流程中NaOH溶液的作用是除去粗鹽中的

 

；
【組成確定】
（3）請選擇下列裝置，設計實驗檢驗純堿樣品中是否混有晶體A，并完成下表：

選擇的裝置 （填編號）	實驗現(xiàn)象	實驗結論
		樣品不含晶體A

（4）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，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】
為了測定該純堿樣品的純度（假定只有36題中的雜質），設計了如下實驗：
（5）甲組實驗：取10.0g純堿樣品，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(fā)所得物質并干燥、冷卻至室溫后稱量，所得固體質量為10.9g．計算樣品中碳酸鈉的質量分數(shù)為

 

；（結果保留3位小數(shù)）．
（6）乙組實驗：取10.0g純堿樣品，利用右圖所示裝置，測出反應后裝置C增重了3.5g（所加試劑均足量）．若甲組實驗結果準確，則乙組測定的碳酸鈉質量分數(shù)

 

（填“偏大”或“偏小”）；其原因可能是

 

．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用,純堿工業(yè)（侯氏制堿法）

專題：實驗設計題

分析：流程分析：向粗鹽中加入過量的水時，氯化鈉、氯化鎂、氯化鈣等物質溶解，形成溶液，再加入過量的氫氧化鈉和碳酸鈉使鈣鎂離子轉化為沉淀，經(jīng)操作Ⅰ（過濾）后再加入適量鹽酸除去過量的氫氧根離子和碳酸根離子得到精制的食鹽水，在食鹽水中通入氨氣和二氧化碳經(jīng)過濾得到碳酸氫鈉晶體（晶體A）和含有氯化銨的溶液（溶液B），碳酸氫鈉受熱分解可得到碳酸鈉；
（1）產(chǎn)品A的化學式：NH₄Cl；反應（2）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；
（2）溶液A中的溶質有NaCl和過量的 NaOH（氫氧化鈉）和 Na₂CO₃（碳酸鈉）；上述流程中NaOH溶液的作用是使粗鹽中的 MgCl₂（氯化鎂）轉化為沉淀而除去；
（3）碳酸鈉化學性質穩(wěn)定，碳酸氫鈉受熱易分解生成碳酸鈉、水、二氧化碳；而二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，無水硫酸銅遇水變藍，可用來檢驗水，據(jù)此可設計實驗；
（4）氯化鈉和硝酸銀反應能生成氯化銀沉淀和硝酸鈉；
（5）根據(jù)相關方面的數(shù)據(jù)可以計算碳酸鈉的質量分數(shù)，堿石灰能和吸收水和二氧化碳．
（6）若甲組實驗結果準確，應生成二氧化碳3.6g，乙組實驗后裝置C增重了3.5g（所加試劑均足量），則乙組二氧化碳的量偏小，測定的碳酸鈉質量分數(shù)偏小，其原因可能是 生成的二氧化碳氣體沒有完全被C中的燒堿吸收．

解答： 解：流程分析：向粗鹽中加入過量的水時，氯化鈉、氯化鎂、氯化鈣等物質溶解，形成溶液，再加入過量的氫氧化鈉和碳酸鈉使鈣鎂離子轉化為沉淀，經(jīng)操作Ⅰ（過濾）后再加入適量鹽酸除去過量的氫氧根離子和碳酸根離子得到精制的食鹽水，在食鹽水中通入氨氣和二氧化碳發(fā)生反應：NaCl+NH₃+H₂O+CO₂=NaHCO₃+NH₄Cl，經(jīng)過濾得到碳酸氫鈉晶體（晶體A）和含有氯化銨的溶液（溶液B），碳酸氫鈉受熱分解可得到碳酸鈉，溶液B經(jīng)處理可得產(chǎn)品A（氯化銨）；
由流程可知：
（1）產(chǎn)品A的化學式：NH₄Cl；反應（2）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，化學反應方程式為：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O→NaHCO₃↓+NH₄Cl，故答案為：NH₄Cl；NaCl+NH₃+CO₂+H₂O→NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（2）溶液A中的溶質有NaCl和過量的 NaOH（氫氧化鈉）和 Na₂CO₃（碳酸鈉）；上述流程中NaOH溶液的作用是使粗鹽中的 MgCl₂（氯化鎂）轉化為沉淀而除去；故答案為：NaOH（氫氧化鈉）、Na₂CO₃（碳酸鈉）  MgCl₂（氯化鎂）；
（3）碳酸鈉化學性質穩(wěn)定，碳酸氫鈉受熱易分解生成碳酸鈉、水、二氧化碳；而二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，無水硫酸銅遇水變藍，可用來檢驗水，據(jù)此可設計實驗；選擇的裝置是“AB”或“AC”或“ACB”；現(xiàn)象是“B不變渾濁”或“C不變藍”或“C不變藍、B不變渾”，
故答案為：“AB”或“AC”或“ACB”；“B不變渾濁”或“C不變藍”或“C不變藍、B不變渾”；
（4）經(jīng)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．
故答案為：NaCl．
（5）解：設10g樣品中碳酸鈉的質量為X，生成二氧化碳的質量為y；
  Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑△m，
  106         117       44      11
   X                    y     （10.9-10）g
解得：X=8.67g，y=3.6g
樣品中碳酸鈉的質量分數(shù)為：

8.67g

10g

×100%=86.7%．
故答案為：86.7%．     
（6）若甲組實驗結果準確應生成二氧化碳3.6g，乙組實驗后裝置C增重了3.5g（所加試劑均足量），則乙組二氧化碳的量偏小，測定的碳酸鈉質量分數(shù)偏��；其原因可能是 生成的二氧化碳氣體沒有完全被C中的燒堿吸收，故答案為：偏小，生成的二氧化碳氣體沒有完全被C中的燒堿吸收．

點評：本題充分考查利用課本知識解決新問題能力，能加深學生對課本知識的理解，訓練學生的思維能力、分析解決問題的能力，難度稍大．