Question

Ⅰ.現代工業常以氯化鈉為原料制備純堿，部分工藝流程如下：
 k+s-5#
已知NaHCO₃在低溫下溶解度較小。反應Ⅰ為：NaCl+CO₂+NH₃+H₂ONaHCO₃↓+NH₄Cl，處理母液的兩種方法如下：
（1）向母液中加入石灰乳，可將其中________循環利用。
（2）向母液中通入NH₃，加入細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變為溶解度較大的碳酸鹽的離子方程式 _____________________________。
Ⅱ.某化學小組模擬“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）由裝置丙中產生的NaHCO₃制取Na₂CO₃時，需要進行的實驗操作有_______、洗滌、灼燒。NaHCO₃轉化為Na₂CO₃的化學方程式為             ；
（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，溶液中有關離子的物質的量的變化如圖所示。則曲線a對應的溶液中的離子是___________（填離子符號下同）；曲線c對應的溶液中的離子是___________；該樣品中NaHCO₃和Na₂CO₃的物質的量之比是           ；

（4）若取21.0 g NaHCO₃固體，加熱了t₂ rnin后，剩余固體的質量為l4.8 g。如果把此剩余固體全部加入到200 mL 2 mol?L^—1的鹽酸中，則充分反應后溶液中H⁺ 的物質的量濃度為____________（設溶液體積變化忽略不計）

Answer 1

Ⅰ（1）NH₃ （2分）
（2）HCO₃^–+NH₃=NH₄⁺+CO₃^2–（2分）
 Ⅱ.
（1）冷卻，使碳酸氫鈉晶體析出（1分）
（2）過濾（1分）    2NaHCO₃Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑（2分）
（3）Na⁺  （1分）   HCO₃^-  （1分）      1:2 （2分）
（4）0.75 mol/L （2分）

解析試題分析：Ⅰ（1）加入石灰乳后，Ca(OH)₂與NH₄Cl反應生成NH₃，所以NH₃可循環使用。
（2）溶解度較小的酸式碳酸鹽轉變為溶解度較大的碳酸鹽，NaHCO₃中的CO₃²?與NH₃反應生成NH₄⁺、CO₃²?，可得離子方程式。
Ⅱ（1）降溫時NaHCO₃的溶解度減小，所以裝置丙中冷水的作用是裝置丙中冷水的作用是：冷卻，使碳酸氫鈉晶體析出。
（2）通過過濾的到NaHCO₃固體；NaHCO₃加入分解得到Na₂CO₃、CO₂、H₂O，可寫成化學方程式。
（3）隨著鹽酸的加入，發生反應 CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-；  HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O；溶液中有關離子的物質的量的變化為碳酸根離子減小，碳酸氫根離子濃度增大，當碳酸根離子全部轉化為碳酸氫根離子，再滴入鹽酸和碳酸氫根離子反應生成二氧化碳，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；Na⁺濃度不變，所以a曲線表示Na⁺的濃度變化；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的物質的量之比是1：2。
（4）NaHCO₃加熱分解生成Na₂CO₃，由化學方程式可知，與鹽酸反應消耗的HCl的量相同，所以反應后H⁺濃度為c(H⁺)=(0.2L×2mol?L?¹-21g÷84g/mol)÷0.2L= 0.75 mol?L?¹。
考點：本題考查工業制純堿的原理分析，生產過程中的物質變化，混合物成分的分析判斷和計算應用，實驗過程分析，除雜操作，尾氣吸收，圖象定量分析判斷。