Question

（2012?丹徒區三模）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．
【查閱資料】
①該廠采用“侯氏制堿法”生產的化工產品為純堿和氯化銨．
②生產原料粗鹽中含有少量可溶性雜質（MgCl₂和CaCl₂）及不溶性雜質．
③生產原理：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl，分離得晶體A，并使其充分受熱，即可分解制得純堿及兩種常見的氧化物，此反應的化學方程式為

2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O

．
④氯化銨分解的化學方程式是NH₄Cl

△   .

 NH₃↑+HCl↑．
⑤部分生產流程如下圖所示：
【問題討論】
（1）溶液A中的溶質有NaCl和

NaOH

、

Na₂CO₃

，操作Ⅱ的名稱為

過濾

．
（2）上述流程中NaOH溶液的作用是除去粗鹽中的

MgCl₂

．
（3）寫出加入Na₂CO₃溶液所發生反應的化學方程式

Na₂CO₃+CaCl₂=CaCO₃↓+2NaCl

．
（4）上述生產流程中可循環使用的是

ABC

（填序號）．
A．CO₂        B．NH₃        C．HCl         D．NaOH
（5）根據上述信息，請你設計實驗區分碳酸鈉和碳酸氫鈉：

實驗步驟	實驗現象	實驗結論
取少量樣品中的一種放入試管中，塞上帶導管的單孔塞，導管另一端伸入澄清石灰水中．加熱固體并觀察現象．	產生無色氣泡，澄清石灰水變渾濁	該樣品是NaHCO3否則是Na2CO3

【組成確定】
稱取一定質量的純堿樣品，經多次充分加熱后，再稱重，質量無變化；
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．
（6）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】
同學們為了測定該純堿樣品的純度（假定只有（6）中的雜質），設計了如下實驗：
（7）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為（寫出計算過程，結果保留一位小數）．

86.7%

（8）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）．實驗結束后，發現乙組測定的碳酸鈉質量分數偏小，其原因是

生成的二氧化碳氣體沒有完全被C中的燒堿吸收

．

Answer 1

分析：【查閱資料】根據充分受熱，即可分解制得純堿及兩種常見的氧化物來考慮生成物和反應物，進而寫出方程式，（1）根據氫氧化鈉和碳酸鈉都是過量再結合生成物寫出溶質的化學式；根據分離不溶于液體的固體和液體分離的方法考慮；（2）根據氫氧化鎂屬于沉淀考慮；（3）根據方程式的寫法考慮；（4）根據反應物與生成物中的共同物質考慮；（5）根據碳酸氫鈉受熱易分解，碳酸鈉受熱不易分解考慮；（6）根據氯離子的檢驗方法考慮；（7）根據質量增加的原因是碳酸鈉變成了氯化鈉，根據質量的差值計算出碳酸鈉的質量；（8）根據二氧化碳是否被吸收盡考慮．

解答：解：【查閱資料】根據NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl可知碳酸氫鈉溶解度很小可看成沉淀，并使其充分受熱，即可分解制得純堿及兩種常見的氧化物，所以反應是碳酸氫鈉分解，反應物是碳酸氫鈉，生成物是碳酸鈉，水、二氧化碳，用觀察法配平，二氧化碳后面標上上升符號；
（1）由于氫氧化鈉與氯化鎂反應生成氫氧化鎂沉淀和氯化鈉，碳酸鈉與氯化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉，所以生成物中的溶質一定含有氯化鈉，又因為氫氧化鈉和碳酸鈉都是過量的所以溶質中還含有氫氧化鈉和碳酸鈉；由于產生了兩種沉淀，所以通過過量除去即可；
（2）氫氧化鎂屬于沉淀，所以加入氫氧化鈉是為了與粗鹽中的氯化鎂反應，將氯化鎂除去的；
（3）由于碳酸鈣是沉淀，加入碳酸鈉是與氯化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉，為了除去鈣離子，用觀察法配平即可；
（4）由于碳酸氫鈉受熱分解生成碳酸鈉、水、二氧化碳，而參加反應的反應物中含有二氧化碳，所以二氧化碳可以作為循環使用；氯化銨分解能生成氨氣、氯化氫，又因為氨氣和氯化氫在反應物中都出現過，所以也可作為循環使用的物質；
（5）碳酸氫鈉受熱易分解并且生成二氧化碳，碳酸鈉受熱不易分解，所以取少量樣品中的一種放入試管中，塞上帶導管的單孔塞，導管另一端伸入澄清石灰水中．加熱固體并觀察現象．如果石灰水變渾濁說明固體是碳酸氫鈉，如果不變渾濁說明是碳酸鈉；
（6）向該溶液中加入過量稀HNO₃，再滴加AgNO₃溶液，有白色沉淀說明該沉淀是氯化銀沉淀，因為不溶于硝酸的沉淀有：硫酸鋇和氯化銀；所以說明物質中含有氯離子即氯化鈉；
（7）設參加反應的碳酸鈉的質量為X則：
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
106           117        固體質量增加117-106=11
X                        固體質量增加10.9g-10g=0.9g
根據：

106

11

=

X

0.9g

解得X=8.67g，所以碳酸鈉的質量分數為

8.67g

10g

×100%=86.7%；
（8）生成的二氧化碳氣體沒有完全被C中的燒堿吸收，所以質量的增加量少了，二氧化碳的質量少了，計算出來的碳酸鈉的質量就少了，所以結果偏小．
故答案為：【查閱資料】
③2NaHCO₃

△   .

 Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O
（1）①NaOH、Na₂CO₃          ②過濾
（2）MgCl₂
（3）Na₂CO₃+CaCl₂=CaCO₃↓+2NaCl
（4）A B C 
（5）

實驗步驟	實驗現象	實驗結論
取少量樣品中的一種放入試管中，塞上帶導管的單孔塞，導管另一端伸入澄清石灰水中．加熱固體并觀察現象．	產生無色氣泡，澄清石灰水變渾濁	該樣品是NaHCO3
	無現象	該樣品是Na2CO3

（6）NaCl
（7）86.7%  
（8）生成的二氧化碳氣體沒有完全被C中的燒堿吸收．（無氣體驅趕裝置等合理解答也可）

點評：解答本題的關鍵是知道碳酸氫鈉受熱易分解，碳酸鈉受熱不易分解，知道除雜質的方法，不能引入新的雜質，要將沒有用的離子沉淀除去，知道最后得到的氯化鈉質量比原來質量增加的原因是由碳酸鈉變成了氯化鈉．