Question

（2012?西城區(qū)一模）工業(yè)上以粗食鹽（含有少量Ca²⁺、Mg²⁺雜質）、氨、石灰石等為原料，可以制備Na₂CO₃．其過程如圖1所示．

請回答：
（1）在處理粗鹽水的過程中，可加入石灰乳和純堿作為沉淀劑，則所得濾渣的成分除過量的沉淀劑外還有

CaCO₃、Mg（OH）₂

．
（2）將CaO投入含有大量的NH₄Cl的母液中，能生成可循環(huán)使用的NH₃，該反應的化學方程式是

2NH₄Cl+CaO=CaCl₂+2NH₃↑+H₂O

．
（3）向飽和食鹽水中首先通入的氣體是

NH₃

，過程Ⅲ中生成NaHCO₃晶體的反應的化學方程式是

NH₃+H₂O+CO₂+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl

．
（4）碳酸鈉晶體失水的能量變化示意圖如圖2：
Na₂CO₃?H₂O （s） 脫水反應的熱化學方程式是

Na₂CO₃?H₂O（s）=Na₂CO₃（s）+H₂O（g）△H=+58.73kJ?mol^-1

．
（5）產品純堿中常含有NaCl．取a g混合物與足量稀鹽酸充分反應，加熱、蒸干、灼燒，得b g固體．則該產品中Na₂CO₃的質量分數是

106(b-a)

11a

．
（6）熔融Na₂CO₃可作甲烷--空氣燃料電池的電解質，該電池負極的反應式是

CH₄-8e^-+4CO₃^2-=5CO₂+2H₂O

．

Answer 1

分析：（1）鈣離子會與碳酸根離子生成沉淀，鎂離子會與氫氧根離子生成沉淀；
（2）生石灰和水反應生成氫氧化鈣，氫氧化鈣和氯化銨反應生成氨氣；
（3）食鹽、氨氣、水和二氧化碳發(fā)生化學反應，生成碳酸氫銨和氯化銨，據此書寫化學方程式；
（4）根據碳酸鈉晶體失水的能量變化示意圖結合熱效應解答；
（5）根據Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑進行計算；
（6）電池的電極反應式為：總反應為CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O，根據負極上發(fā)生反應的反應類型確定反應的物質及電極反應式；

解答：解：（1）鈣離子會與碳酸根離子生成沉淀，Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓，鎂離子會與氫氧根離子生成沉淀，Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，
故答案為：CaCO₃、Mg（OH）₂；
（2）向分離出NaHCO₃晶體后的母液中加入過量生石灰，發(fā)生的反應有H₂O+CaO=Ca（OH）₂、Ca（OH）₂+2NH₄Cl=2NH₃↑+2H₂O+CaCl₂，最終產物為氯化鈣、氨氣，其中氨氣可再利用；
故答案為：2NH₄Cl+CaO=CaCl₂+2NH₃↑+H₂O；
（3）因二氧化碳在水中的溶解度小，氨氣極易溶于水，所以，向飽和食鹽水中首先通入氨氣體，碳酸氫鈉的溶解度小，利用濃碳酸氫銨溶液與氯化鈉固體發(fā)生復分解反應，
故答案為：NH₃；NH₃+H₂O+CO₂+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（4）根據碳酸鈉晶體失水的能量變化示意圖可知：Na₂CO₃?10H₂O（s）=Na₂CO₃（s）+10H₂O（g）△H=+532.36 kJ?mol^-1
①，Na₂CO₃?10H₂O（s）=Na₂CO₃?H₂O（s）+9H₂O（g）△H=+473.63 kJ?mol^-1②，由①-②得Na₂CO₃?H₂O（s）=Na₂CO₃（s）+H₂O（g）△H=+58.73 kJ?mol^-1，
故答案為：Na₂CO₃?H₂O（s）=Na₂CO₃（s）+H₂O（g）△H=+58.73 kJ?mol^-1；
（5）產品純堿中常含有NaCl，取a g混合物與足量稀鹽酸充分反應，Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑，得b g固體為NaCl，設碳酸鈉的物質的量為X，根據方程式Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑          
                                 1              2          
                                 X              2x                                             
混合物質量：117x+a-106X=b，X=

b-a

11

mol，該產品中Na₂CO₃的質量分數

106(b-a)

11a

×100%，
故答案為：

106(b-a)

11a

；
（6）甲烷--空氣燃料電池，電池的電極反應式為：總反應為CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O，熔融Na₂CO₃作甲烷--空氣燃料電池的電解質，燃料在正極發(fā)生還原反應為O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-，負極上失電子發(fā)生氧化反應，甲烷燃燒能生成二氧化碳和水，所以負極電極反應式為：CH₄-8e^-+4CO₃^2-=5CO₂+2H₂O，
故答案為：CH₄-8e^-+4CO₃^2-=5CO₂+2H₂O；

點評：本題主要考查了碳酸鈉的制備，解題須熟練掌握侯氏制堿法的原理、原電池的工作原理，題目較為綜合，難度中等．