Question

根據侯德榜制堿法原理，實驗室制備純堿(Na₂CO₃)的主要步驟是：：將配制好的飽和NaCl溶液倒入燒杯中加熱，控制溫度在30-35℃，攪拌下分批加入研細的NH₄HCO₃固體，加料完畢后，繼續保溫30分鐘，靜置、過濾得NaHCO₃晶體。用少量蒸餾水洗滌除去雜質，經過處理后，轉入蒸發皿中，灼燒2小時，得Na₂CO₃固體。
四種鹽在不同溫度下的溶解度（g）表

溫度    溶解度 鹽	0℃	10℃	20℃	30℃	40℃	50℃	60℃	100℃
NaCl	35.7	35.8	36.0	36.3	36.6	37.0	37.3	39.8
NH4HCO3	11.9	15.8	21.0	27.0	①	——	——	——
NaHCO3	6.9	8.1	9.6	11.1	12.7	14.5	16.4	——
NH4Cl	29.4	33.3	37.2	41.4	45.8	50.4	55.3	77.3

 

△

已知：1、①溫度高于35℃NH₄HCO₃會分解。

2、碳酸氫鈉受熱分解：2 NaHCO₃= Na₂CO₃＋H₂O＋CO₂↑
（1）飽和NaCl溶液中加入NH₄HCO₃固體，發生了復分解反應，生成NaHCO₃晶體，寫出其中發生反應的化學方程式                                。
（2）加料完畢后，繼續保溫30分鐘，目的是                ，用蒸餾水洗滌NaHCO₃晶體的目的是除去雜質，雜質中一定含有的物質是        （以化學式表示）。
（3）過濾掉NaHCO₃晶體后的濾液中還有一定量的NaHCO₃溶解在水中，此時可向濾液中加入一定量的          ，并作進一步處理，使NaCl溶液循環使用。
（4）某小蘇打樣品中混有少量碳酸鈉，取藥品2.0g加熱到質量不再減少為止，共收集到二氧化碳氣體0.22L（二氧化碳的密度為2.0g/L）。向加熱后的剩余固體中加入一定量質量分數為3.65%的稀鹽酸，使其恰好完全反應，求消耗該稀鹽酸的質量是多少克？

Answer 1

（1）NaCl＋NH₄HCO₃=NaHCO₃＋NH₄Cl
（2）使反應充分發生；    NH₄HCO₃
（3）鹽酸
（4）26.4g

解析試題分析：（1）復分解反應是指兩種化合物互相交換成分。根據定義，NaCl與NH₄HCO₃反應時只需將Na⁺與NH₄⁺互換，就形成了新物質。當然，這個過程必須考慮化合價。
（2）任何反應從發生到徹底結束都需要一定的時間。保溫是為了讓兩種原料在適宜的溫度下能持續反應，使得原料能被充分利用。“控制溫度在30-35℃”的條件下，從表中可知，此時除NaHCO₃溶解度較小，大部分不能溶解而呈現固體狀態外，NH₄HCO₃的溶解度相對NaCl和NH₄Cl也比較小，如果有雜質，那NH₄HCO₃固體一定會存在。
（3）由題知，加入試劑的目的是要將碳酸氫鈉轉化為氯化鈉，我們加入鹽酸即可實現此轉變。

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（4）題目要求與碳酸鈉反應的鹽酸有多少，必然是根據Na₂CO₃＋2HCl=2NaCl＋H₂O＋CO₂↑這個方程式來計算，但我們必須先知道碳酸鈉質量有多少才能求出鹽酸。那碳酸鈉質量如何來求呢？分析習題可知，碳酸鈉質量只需將小蘇打樣品總量-加熱后產生的水-加熱后產生的二氧化碳，為此，我們又要先根據題目供給的條件計算出產生二氧化碳的質量，再把二氧化碳質量代入方程式2NaHCO₃=Na₂CO₃＋H₂O＋CO₂↑求出生成水的質量。解題的時候我們只需將上述分析順序倒過來求解即可。具體解答過程如下。

解：生成二氧化碳的質量0.22L×2.0g/L＝0.44g
設樣品中小蘇打分解生成水的質量為X
2NaHCO₃Na₂CO₃＋H₂O＋CO₂↑
18   44
X  0.44g
18: 44＝X:0.44g       X="0.18g"
剩余固體全部為碳酸鈉，其質量為2.0g－0.44g－0.18g＝1.38g
設消耗鹽酸的質量為Y
Na₂CO₃＋2HCl=2NaCl＋H₂O＋CO₂↑
106       73
1.38g     3.65%×Y
106: 73＝1.38g:3.65%×Y      Y="26.4g"
答:略
考點：固體物質溶解度知識及化學方程式的計算