Question

【化學選修2-化學與技術】
工業生產純堿的工藝流程示意圖如下：

完成下列填空：
（1）粗鹽水加入沉淀劑A、B除雜質（A來源于石灰窯廠），則B的化學式為

 

．
（2）②過濾后濾液中要通入C和D氣體，則先通入的C氣體是

 

（填化學式），原因是

 

．
（3）通入C和D氣體后發生反應的化學方程式是

 

．
（4）④過濾后，向濾液中通入氨氣，加入細小食鹽顆粒，析出副產品

 

（填化學式），通氨氣與加入細小食鹽顆粒的作用是

 

．
（5）寫出⑤煅燒發生反應的化學方程式：

 

．產品純堿中含有碳酸氫鈉．若用加熱分解的方法測定純堿中碳酸氫鈉的質量分數，純堿中碳酸氫鈉的質量分數ω（NaHCO₃）=

 

（注明表達式中所用的有關符號的含義）．

Answer 1

分析：（1）粗鹽水加入沉淀劑A、B除去粗鹽中的雜質鎂離子等，沉淀劑A來源于石灰窯廠，所以A、B的化學式為Ca（OH）₂、Na₂CO₃；
（2）工業制純堿時需先通入氨氣，因為氨氣的溶解度比二氧化碳大得多，且溶液呈堿性，有利于二氧化碳的吸收；
（3）根據氨氣和二氧化碳在水中的溶解性分析對產物的影響，先后通入C和D氣體后，濾渣是碳酸氫鈉，它的溶解度比碳酸鈉小；
（4）濾液主要含有碳酸氫鈉和氯化銨等，加入食鹽、通入氨氣，則銨根離子和氯離子濃度增大，則使氯化銨濃度達到溶解度而析出；
（5）根據碳酸氫鈉受熱易分解和碳酸鈉受熱穩定的性質來回答，碳酸氫鈉受熱分解能生成碳酸鈉、水和二氧化碳，加熱前后的固體質量差為二氧化碳和水的質量之和，根據差量法計算碳酸氫鈉的質量分數．

解答：解：（1）粗鹽中含有硫酸根離子、碳酸根離子、鎂離子，常用的提純食鹽的沉淀劑為氫氧化鈣溶液和碳酸鈉溶液，沉淀劑A來源于石灰窯廠，所以A是氫氧化鈣，B是碳酸鈉，故答案為：Na₂CO₃；
（2）二氧化碳微溶于水，先通入二氧化碳，溶液中生成極少量的碳酸，再通入氨氣，生成的產物量少，且易生成碳酸銨，氨氣在水中溶解度很大，先通入氨氣，溶液中生成較多的一水合氨，再通入CO₂，生成的產物量多，且易生成碳酸氫銨，
故答案為：NH₃；因為二氧化碳在水中的溶解度小而氨氣在水中的溶解度比較大，且通入氨氣溶液呈堿性有利于反應進行；
（3）碳酸氫鈉的溶解度比碳酸鈉小，濾渣是碳酸氫鈉，所以先后通入C和D氣體后，發生反應NH₃+H₂O+CO₂+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl，
故答案為：NH₃+H₂O+CO₂+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（4）先后通入C和D氣體后，④過濾后，濾渣是碳酸氫鈉，向濾液中通入氨氣，加入細小食鹽顆粒，溶液中的氯離子和銨根離子的濃度增大，使氯化銨大量析出，故析出的副產品為：NH₄Cl，
故答案為：NH₄Cl；增大溶液中的氯離子和銨根離子的濃度，使氯化銨大量析出；
（5）煅燒時，碳酸氫鈉分解2NaHCO₃

煅燒  .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，生成碳酸鈉，根據差量法加熱前后的固體質量差為二氧化碳和水的質量之和，加熱前純堿的質量為m（加熱前），加熱后的質量為m（加熱后），則加熱損失的質量為：m（加熱前）-m（加熱后），根據2NaHCO₃

煅燒  .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，每當有168克碳酸氫鈉分解，固體質量減少62克，則純堿中碳酸氫鈉的質量為：

168×【m(加熱前)-m(加熱后)】

62

；故純堿中含有的碳酸氫鈉的質量分數為

84【m(加熱前)-m(加熱后)】

31m(加熱前)

，
故答案為：

84【m(加熱前)-m(加熱后)】

31m(加熱前)

．

點評：本題以工業生產純堿的工藝流程為背景，考查了物質的提純、化學實驗基本操作、實驗結果的處理等知識，（5）差量法的運用是解答本題的難點，題目難度中等．