Question

14．純堿（Na₂CO₃）在生產(chǎn)生活中具有廣泛的用途．如圖1是實驗室模擬制堿原理制取Na₂CO₃的流程圖．
完成下列填空：
已知：粗鹽中含有Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等雜質(zhì)離子．
（1）精制除雜的步驟順序是a→c→d→e→b （填字母編號）．
a．粗鹽溶解 b．加入鹽酸調(diào)pH c．加入Ba（OH）₂溶液
d．加入Na₂CO₃溶液 e．過濾
（2）向飽和食鹽水中先通入NH₃，后通入CO₂，理由是NH₃易溶于水，有利于吸收更多的CO₂，增大HCO₃^-的濃度．在濾液a中通入NH₃和加入精鹽的目的是NH₃溶于水能將HCO₃^-轉(zhuǎn)化為CO₃^2-，并增大加入NH₄⁺濃度；加入精鹽增大Cl^-濃度，有利于NH₄Cl結(jié)晶析出．
（3）請在圖1流程圖中添加兩條物料循環(huán)的路線．
（4）圖2裝置中常用于實驗室制備CO₂的是b（填字母編號）；用c裝置制備NH₃，燒瓶內(nèi)可加入的試劑是濃氨水（填試劑名稱）．

（5）一種天然堿晶體成分是aNa₂CO₃•bNa₂SO₄•cH₂O，利用下列提供的試劑，設(shè)計測定Na₂CO₃質(zhì)量分?jǐn)?shù)的實驗方案．請把實驗方案補(bǔ)充完整：
供選擇的試劑：稀H₂SO₄、BaCl₂溶液、稀氨水、堿石灰、Ba（OH）₂溶液
①稱取m₁g一定量天然堿晶體樣品，溶于適量蒸餾水中．
②加入足量稀硫酸并微熱、產(chǎn)生的氣體通過足量Ba（OH）₂溶液．
③過濾、洗滌、干燥、稱量、恒重沉淀．
④計算天然堿晶體中含Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

Answer 1

分析 （1）據(jù)根據(jù)SO₄^2-、Ca ²⁺、Mg²⁺等易轉(zhuǎn)化為沉淀而被除去，以及根據(jù)不能產(chǎn)生新雜質(zhì)的要求排序，前面加入的過量溶液應(yīng)用后加入的溶液除去，最后加入適量的溶液；
（2）NH₃易溶于水，有利于吸收溶解度不大的CO₂；根據(jù)溶解平衡，增加反應(yīng)物的濃度有利于晶體析出；
（3）侯氏制堿法主要操作是在氨化飽和的NaCl溶液里通CO₂，因此后續(xù)操作中得到的CO₂和NaCl可循環(huán)利用；
（4）實驗室制取二氧化碳的反應(yīng)原理和條件；根據(jù)在濃氨水中加堿或生石灰，因為氨水中存在下列平衡：NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-加入堿或生石灰產(chǎn)生氫氧根離子平衡左移，同時放出大量的熱促進(jìn)氨水的揮發(fā)，制得氨氣；
（5）根據(jù)實驗的原理：先稱取一定量的天然堿晶體并溶解得到水溶液，將碳酸根全部轉(zhuǎn)換成二氧化碳，利用二氧化碳和澄清石灰水產(chǎn)生沉淀，通過沉淀的質(zhì)量求出二氧化碳的物質(zhì)的量、Na₂CO₃的物質(zhì)的量和質(zhì)量，最終求出Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺等分別與Ba（OH）₂溶液、Na₂CO₃溶液、Ba（OH）₂溶液反應(yīng)生成沉淀，可再通過過濾除去，Na₂CO₃溶液能除去過量的Ba（OH）₂溶液，鹽酸能除去過量的Na₂CO₃溶液和NaOH溶液，所以應(yīng)先加Ba（OH）₂溶液再加Na₂CO₃溶液，過濾，最后加入鹽酸，故答案為：a；c；d；e；b；
（2）NH₃易溶于水，有利于吸收溶解度不大的CO₂，所以向飽和食鹽水中先通入NH₃，后通人CO₂；通入NH₃可通過與HCO₃^-的反應(yīng)，增加NH₄⁺深度，并利用精鹽增大Cl^-濃度，根據(jù)溶解平衡的移動，有利于NH₄Cl結(jié)晶析出，
故答案為：NH₃易溶于水，有利于吸收溶解度不大的CO₂；NH₃溶于水能將HCO₃^-轉(zhuǎn)化為CO₃^2-，并增大加入NH₄⁺濃度；加入精鹽增大Cl^-濃度，有利于NH₄Cl結(jié)晶析出；
（3）煅燒爐里生成的CO₂可循環(huán)利用，濾液a析出晶體氯化銨后得到的NaCl溶液可循環(huán)利用，則，故答案為：；
（4）實驗室制取二氧化碳常選用石灰石和稀鹽酸或大理石和稀鹽酸反應(yīng)制取，采用固體+液體$\stackrel{不加熱}{→}$氣體；濃氨水中加堿或生石灰，因為氨水中存在下列平衡：NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-，加入堿平衡左移，同時放出大量的熱促進(jìn)氨水的揮發(fā)，制得氨氣，故答案為：b；濃氨水；
（5）實驗的原理：先稱取樣品質(zhì)量并溶解，將碳酸根全部轉(zhuǎn)換成二氧化碳，利用二氧化碳和澄清石灰水產(chǎn)生沉淀，通過沉淀的質(zhì)量求出二氧化碳的物質(zhì)的量、Na₂CO₃的物質(zhì)的量和質(zhì)量，最終求出Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，所以將天然堿晶體樣品，溶于適量蒸餾水中，加入足量稀硫酸并微熱，產(chǎn)生的氣體通過足量的澄清石灰水，然后過濾、洗滌、干燥、稱量沉淀即可，
故答案為：①稱取一定質(zhì)量的天然堿晶體；②加入足量稀硫酸并微熱、產(chǎn)生的氣體通過足量Ba（OH）₂溶液　③過濾、洗滌、干燥、稱量、恒重沉淀．

點(diǎn)評 本題以制堿原理制取Na₂CO₃，涉及到物質(zhì)的除雜和提純，常見的實驗操作，物質(zhì)的制備等，難度中等，培養(yǎng)了學(xué)生運(yùn)用知識的能力．