Question

【題目】Ⅰ．現(xiàn)代工業(yè)常以氯化鈉為原料制備純堿，部分工藝流程如下：

已知NaHCO3在低溫下溶解度較小。

反應(yīng)Ⅰ：NaCl+CO2+NH3+H2ONaHCO3↓+NH4Cl，處理母液的兩種方法：

（1）向母液中加入石灰乳，可將其中________循環(huán)利用。

（2）向母液中通入NH3，加入細(xì)小的食鹽顆粒并降溫，可得到NH4Cl晶體。試寫出通入NH3后，溶解度較小的酸式碳酸鹽轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙舛容^大的碳酸鹽的離子方程式 ___________。

Ⅱ．某化學(xué)小組模擬“侯氏制堿法”，以NaCl、NH3、CO2和水等為原料以及下圖所示裝置制取NaHCO3，然后再將NaHCO3制成Na2CO3。

（1）裝置丙中冷水的作用是_________；

（2）由裝置丙中產(chǎn)生的NaHCO3制取Na2CO3時，需要進(jìn)行的實驗操作有_______、洗滌、灼燒。NaHCO3轉(zhuǎn)化為Na2CO3的化學(xué)方程式為______；

（3）若在（2）中灼燒的時間較短，NaHCO3將分解不完全，該小組對一份加熱了t1 min的NaHCO3 樣品的組成進(jìn)行了以下探究。

取加熱了t1 min的NaHCO3樣品29．6 g完全溶于水制成溶液，然后向此溶液中緩慢地滴加稀鹽酸，并不斷攪拌。隨著鹽酸的加入，溶液中有關(guān)離子的物質(zhì)的量的變化如圖所示。

則曲線a對應(yīng)的溶液中的離子是___________（填離子符號下同）；曲線c對應(yīng)的溶液中的離子是___________；該樣品中NaHCO3和Na2CO3的物質(zhì)的量之比是___________； 21

（4）若取21．0 g NaHCO3固體，加熱了t2rnin后，剩余固體的質(zhì)量為l4．8 g。如果把此剩余固體全部加入到200 mL 2 molL—1的鹽酸中，則充分反應(yīng)后溶液中H+ 的物質(zhì)的量濃度為____________（設(shè)溶液體積變化忽略不計）

Answer 1

【答案】NH3 HCO3–+NH3=NH4++CO32– 冷卻，使碳酸氫鈉晶體析出 過濾 2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑ Na+ HCO3- 1:2 0.75 mol/L

【解析】

Ⅰ（1）根據(jù)流程可知，母液中含有氯化銨，加入石灰乳后可以生成氨氣；
（2）根據(jù)氨水電離成銨根和氫氧根離子，增大銨根的濃度有利于氯化銨的析出來分析，溶液堿性增強(qiáng)，使碳酸氫鈉轉(zhuǎn)換為溶解度較大的碳酸鈉；

Ⅱ．（1）溫度越低，NaHCO3的溶解度越�。�
（2）裝置丙中是氨化的飽和食鹽水中通入二氧化碳生成碳酸氫鈉晶體，通過過濾得到晶體洗滌灼燒得到碳酸鈉；NaHCO3轉(zhuǎn)化為Na2CO3的方法是固體加熱分解；
（3）混合物是碳酸鈉和碳酸氫鈉，滴入鹽酸發(fā)生反應(yīng)CO32-+H+=HCO3-； HCO3-+H+=CO2↑+H2O；依據(jù)圖象分析碳酸根離子減小，碳酸氫根離子增多；
（4）依據(jù)反應(yīng)前后質(zhì)量變化是碳酸氫鈉分解的原因，依據(jù)反應(yīng)前后質(zhì)量變化計算反應(yīng)的碳酸氫鈉和生成的碳酸鈉，結(jié)合試樣質(zhì)量計算剩余碳酸氫鈉，計算得到混合物反應(yīng)消耗的氫離子得到。

Ⅰ.（1）向分離出NaHCO3晶體后的母液NH4Cl中加入過量石灰乳，發(fā)生的反應(yīng)有Ca（OH）2+2NH4Cl=2NH3↑+2H2O+CaCl2，最終產(chǎn)物為氯化鈣、氨氣，其中氨氣可再利用，

故答案為：NH3；

（2）通入NH3后，溶解度較小的酸式碳酸鹽轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙舛容^大的碳酸鹽的離子方程式HCO3–+NH3=NH4++CO32–。

Ⅱ．（1）裝置丙中冷水的作用是降溫，使碳酸氫鈉晶體析出。

（2）由裝置丙中產(chǎn)生的NaHCO3發(fā)生的反應(yīng)為，NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl；制取Na2CO3時需要過濾得到晶體，洗滌后加熱灼燒得到碳酸鈉；2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑

（3）溶液中有關(guān)離子的物質(zhì)的量的變化為：鈉離子始終不變，碳酸根離子減小，碳酸氫根離子濃度增大，當(dāng)碳酸根離子全部轉(zhuǎn)化為碳酸氫根離子，再滴入鹽酸和碳酸氫根離子反應(yīng)生成二氧化碳，碳酸氫根離子減小，所以c曲線表示的是碳酸氫根離子濃度變化；碳酸根離子濃度0．2mol/L；碳酸氫根離子濃度為0．1mol/L；樣品中NaHCO3和Na2CO3的物質(zhì)的量之比是1：2； 故答案為：Na+ ；HCO3-； 1：2；

（4）若取21g NaHCO3固體物質(zhì)的量==0.25mol，加熱了t1min后，剩余固體的質(zhì)量為14．8g．依據(jù)化學(xué)方程式存在的質(zhì)量變化計算：

2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O △m

2 1 62

0.2mol 0.1mol 21g-14．8g

反應(yīng)后NaHCO3物質(zhì)的量=0.25mol-0.2mol=0.05mol；NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑；消耗氯化氫物質(zhì)的量0.05mol；

Na2CO3物質(zhì)的量=0.1mol，Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑，消耗氯化氫物質(zhì)的量0.2mol；

剩余氯化氫物質(zhì)的量=0.200L×2mol/L-0.05mol-0.2mol=0.15mol，剩余溶液中c（H+）=

=0．75mol/L故答案為：0.75mol/L。