Question

工業(yè)上以粗食鹽（含有少量Ca²⁺、Mg²⁺雜質(zhì)）、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______．
（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(yīng)的化學(xué)方程式是______．
（3）向飽和食鹽水中首先通入的氣體是______，過程Ⅲ中生成NaHCO₃晶體的反應(yīng)的化學(xué)方程式是______．
（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(yīng)的熱化學(xué)方程式是______．
（5）產(chǎn)品純堿中常含有NaCl．取a g混合物與足量稀鹽酸充分反應(yīng)，加熱、蒸干、灼燒，得b g固體．則該產(chǎn)品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是______．
（6）熔融Na₂CO₃可作甲烷--空氣燃料電池的電解質(zhì)，該電池負(fù)極的反應(yīng)式是______．

Answer 1

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(yīng)有H₂O+CaO=Ca（OH）₂、Ca（OH）₂+2NH₄Cl=2NH₃↑+2H₂O+CaCl₂，最終產(chǎn)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(fù)分解反應(yīng)，
故答案為：NH₃；NH₃+H₂O+CO₂+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（4）根據(jù)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(chǎn)品純堿中常含有NaCl，取a g混合物與足量稀鹽酸充分反應(yīng)，Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑，得b g固體為NaCl，設(shè)碳酸鈉的物質(zhì)的量為X，根據(jù)方程式Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
1 2
X 2x
混合物質(zhì)量：117x+a-106X=b，X=mol，該產(chǎn)品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)×100%，
故答案為：；
（6）甲烷--空氣燃料電池，電池的電極反應(yīng)式為：總反應(yīng)為CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O，熔融Na₂CO₃作甲烷--空氣燃料電池的電解質(zhì)，燃料在正極發(fā)生還原反應(yīng)為O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-，負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，甲烷燃燒能生成二氧化碳和水，所以負(fù)極電極反應(yīng)式為：CH₄-8e^-+4CO₃^2-=5CO₂+2H₂O，
故答案為：CH₄-8e^-+4CO₃^2-=5CO₂+2H₂O；
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(yīng)生成氫氧化鈣，氫氧化鈣和氯化銨反應(yīng)生成氨氣；
（3）食鹽、氨氣、水和二氧化碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成碳酸氫銨和氯化銨，據(jù)此書寫化學(xué)方程式；
（4）根據(jù)碳酸鈉晶體失水的能量變化示意圖結(jié)合熱效應(yīng)解答；
（5）根據(jù)Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑進(jìn)行計算；
（6）電池的電極反應(yīng)式為：總反應(yīng)為CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O，根據(jù)負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)類型確定反應(yīng)的物質(zhì)及電極反應(yīng)式；
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．