Question

在化工生產中，原料往往不能全部轉化成產品．某校學生對買來的工業固體燒堿的雜質成分進行研究，他們查閱資料得知：在工業上用食鹽和水配成飽和食鹽水，通過電解（通電）制得燒堿溶液，再將溶液濃縮即可得到固體燒堿，通電過程中還可得到氫氣和氯氣（Cl₂）．他們推測該工業固體燒堿中可能含有碳酸鈉、氯化鈉，并設計了實驗來驗證假設．
（1）請你幫助他們完成實驗報告：

實驗步驟	實驗現象	結  論
①取樣，加足量的水	固體完全溶解	--
②用試管取上述試液，加入過量稀硝酸，塞上帶導管的單孔塞；將導管的另一端插入   中	有   生成 有   生成	證明原固體燒堿中含有碳酸鈉
③向試管中再加入硝酸銀	有白色沉淀生成	證明原固體燒堿中含有

（2）請寫出工業上用電解飽和食鹽水制燒堿的化學方程式

 

．
（ 3 ）現取100g室溫下的飽和食鹽水（此時質量分數約為26.5%）進行電解，當反應停止后，生成氯氣的質量與時間的關系如圖所示．請計算：參加反應的氯化鈉的質量是多少？反應后所得燒堿溶液的質量分數是多少？（計算結果精確到0.001）

Answer 1

分析：（1）根據檢驗碳酸鈉時用酸和澄清石灰水，檢驗氯化鈉用硝酸銀分析現象和結論，注意實驗中要排除其他離子的干擾；
（2）根據反應物和生成物按照質量守恒定律書寫化學方程式；
（3）根據化學方程式進行計算，分析圖象可知生成氯氣的質量，可以根據氯氣的質量計算出參加反應的氯化鈉的質量和生成的氫氧化鈉容易的質量，進而計算出氫氧化鈉溶液的溶質質量分數．

解答：答：（1）檢驗燒堿中可能含有碳酸鈉的方法是用加入酸溶液，看生成的氣體能否使石灰水變渾濁，為了不影響后面檢驗氯化鈉，故選擇硝酸檢驗碳酸鈉，根據生成二氧化碳可判斷含有碳酸鈉，檢驗氯化鈉用硝酸銀，硝酸銀和氯化鈉反應生成白色的氯化銀沉淀．
故答案為：

實驗步驟	實驗現象	結  論
②澄清石灰水	氣泡 白色沉淀
③		證 氯化鈉

（2）根據題干提供的信息和質量守恒定律，工業上用電解飽和食鹽水制燒堿的化學方程式為：2NaCl+2H₂O

電解  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑．
故答案為：2NaCl+2H₂O

通電  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑
（3）根據生成氯氣的質量與時間的關系如圖看出，生成氯氣的質量質量為7.1g；
設參加反應的NaCl的質量為x，生成H₂的質量為y，生成氫氧化鈉的質量為z
2NaCl+2H₂O

通電  .

Cl₂↑+H₂↑+2NaOH
117             71    2      80
x               7.1g   y     z

117

71

=

x

7.1g

          x=11.7g

71

2

=

7.1g

y

           y=0.2g

71

80

=

7.1g

z

           z=8.0g
反應后NaOH溶液中NaOH的質量分數為：

8.0g

100g-7.1g-0.2g

×100%=8.63%
答：參加反應的氯化鈉是11.7克，反應后所得溶液中溶質的質量分數是8.63%．

點評：本題主要考查含雜質物質檢驗方法和化學方程式的計算及溶質質量分數的計算，難度較大．
注意：計算反應后溶液質量時，用反應前溶液質量減去生成氣體的質量時，不但要減去氯氣的質量，還要減去氫氣的質量．