Question

某校化學(xué)興趣小組參觀制堿廠后，獲得以下信息并對相關(guān)問題進(jìn)行研究．
[查閱資料]
＜資料1＞該廠采用“侯氏制堿法”生產(chǎn)的化工產(chǎn)品為純堿（化學(xué)式為

 

）和氯化銨．
（“侯氏制堿法”是我國近代著名科學(xué)家侯德榜發(fā)明的一種連續(xù)生產(chǎn)純堿與氯化銨的聯(lián)合制堿工藝．）
＜資料2＞生產(chǎn)原料粗鹽中含有少量可溶性雜質(zhì)（MgCl₂和CaCl₂）及不溶性雜質(zhì)．
＜資料3＞部分生產(chǎn)流程如下圖所示．
上述流程中涉及的部分反應(yīng)的化學(xué)方程式為：MgCl₂+2NaOH=Mg（OH）₂↓+2NaCl；
Na₂CO₃+CaCl₂=CaCO₃↓+2NaCl；NH₄Cl═NH₃↑+HCl↑
生產(chǎn)原理：將氨氣（NH₃）和二氧化碳通入飽和食鹽水中得到小蘇打和氯化銨的混合物，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NaCl（飽和溶液）+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃（晶體）↓+NH₄Cl；分離出NaHCO₃，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(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
【問題討論】
（1）溶液A中的溶質(zhì)為

 

，操作Ⅱ的名稱為

 

．
（2）上述生產(chǎn)流程中可循環(huán)使用的是

 

（填序號）．
A．CO₂B．NH₃C．HCl        D．NaOH      E．Na₂CO₃
（3）根據(jù)上述信息，請你設(shè)計實驗區(qū)分碳酸鈉和碳酸氫鈉．

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論

【含量測定】
同學(xué)們?yōu)榱藴y定該純堿樣品的純度，設(shè)計了如下實驗．

甲組：取10.0g純堿樣品（假定雜質(zhì)在整個實驗過程中不發(fā)生變化），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(fā)所得物質(zhì)并干燥、冷卻至室溫后稱量，所得固體質(zhì)量為10.9g．樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

（結(jié)果保留一位小數(shù)）．
乙組：取10.0g純堿樣品，利用右圖所示裝置，測出反應(yīng)后裝置C增重了3.5g（所加試劑均足量）．
實驗結(jié)束后，發(fā)現(xiàn)乙組測定的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小，其原因是

 

．

Answer 1

分析：[查閱資料]＜資料1＞根據(jù)碳酸鈉的俗名和化學(xué)式的書寫方法書寫．
＜資料3＞根據(jù)信息“分離出NaHCO₃，使其充分受熱即可分解制得純堿及兩種常見的氧化物”書寫．
【問題討論】（1）根據(jù)粗鹽的成分及它們和氫氧化鈉、碳酸鈉等的化學(xué)性質(zhì)回答前一空；根據(jù)過濾的原理和適用范圍回答后一空．
（2）根據(jù)生產(chǎn)流程中涉及的方程式和流程圖分析回答．
（3）根據(jù)碳酸鈉與碳酸氫鈉不同的化學(xué)性質(zhì)回答．
【含量測定】甲組：所得固體與純堿樣品的質(zhì)量差實際上是生成的氯化鈉與碳酸鈉的質(zhì)量差，據(jù)此可根據(jù)化學(xué)方程式算出樣品中碳酸鈉的質(zhì)量，再計算其質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
乙組：根據(jù)乙組測定的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小，其直接原因是C裝置增重少回答．

解答：解：[查閱資料]＜資料1＞純堿是碳酸鈉的俗名，它由鈉離子和碳酸根離子構(gòu)成，鈉的化合價為+1，碳酸根的化合價為-2，根據(jù)化合物中元素化合價的代數(shù)和為0，以及正價在前，負(fù)價在后的原則，化學(xué)式為Na₂CO₃．
＜資料3＞根據(jù)信息“分離出NaHCO₃，使其充分受熱即可分解制得純堿及兩種常見的氧化物”知，反應(yīng)物為碳酸氫鈉，條件是加熱，生成物除碳酸鈉外，還有兩種常見的氧化物，根據(jù)碳酸氫鈉的組成判斷應(yīng)是水和二氧化碳，故方程式為2NaHCO₃

加熱  .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．
【問題討論】（1）粗鹽中含有少量可溶性雜質(zhì)（MgCl₂和CaCl₂），氯化鎂能與氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀和氯化鈉，
氯化鈣能與碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉，所以A中的溶質(zhì)主要是氯化鈉，由于氫氧化鈉和碳酸鈉過量，溶液A中也有氫氧化鈉和碳酸鈉；過濾是把固體與液體分開的操作，操作Ⅱ?qū)⒒旌衔锓殖闪司�體與溶液，正是通過過濾操作．
（2）根據(jù)生產(chǎn)流程中涉及的方程式和流程圖，發(fā)現(xiàn)二氧化碳、氨氣、氯化氫、碳酸鈉為重復(fù)使用的物質(zhì)．
（3）碳酸鈉化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，碳酸氫鈉受熱易分解生成碳酸鈉、水、二氧化碳，而二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，據(jù)此可設(shè)計實驗．
【含量測定】甲組：
解：設(shè)樣品中碳酸鈉的質(zhì)量為X．
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑   質(zhì)量差
106         117                11
X                           10.9g-10.0g=0.9g 

106

11

=

X

0.9g

   
X=8.67g
樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

8.67g

10.0g

×100%=86.7%

乙組：乙組測定的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小，其直接原因是C裝置增重少，可能原因是生成的二氧化碳?xì)怏w沒有被C中的燒堿完全吸收．
故答案為：
[查閱資料]＜資料1＞Na₂CO₃；
＜資料3＞2NaHCO₃

加熱  .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
【問題討論】
（1）①NaCl、NaOH、Na₂CO₃；②過濾；
（2）ABCE；
（3）

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
取少量樣品中的一種放入試管中，塞上帶導(dǎo)管的單孔塞，導(dǎo)管的另一端伸入澄清的石灰水中；加熱固體并觀察現(xiàn)象．	產(chǎn)生無色氣泡，澄清的石灰水變渾濁	該樣品是碳酸氫鈉；另一種是碳酸鈉

【含量測定】
甲組、86.7%；乙組、生成的二氧化碳?xì)怏w沒有被C中的燒堿完全吸收．

點(diǎn)評：本題考查利用課本知識解決新問題能力，能加深學(xué)生對課本知識的理解，訓(xùn)練學(xué)生的思維能力．