Question

根据侯德榜制碱法原理，实验室制备纯碱(Na₂CO₃)的主要步骤是：：将配制好的饱和NaCl溶液倒入烧杯中加热，控制温度在30-35℃，搅拌下分批加入研细的NH₄HCO₃固体，加料完毕后，继续保温30分钟，静置、过滤得NaHCO₃晶体。用少量蒸馏水洗涤除去杂质，经过处理后，转入蒸发皿中，灼烧2小时，得Na₂CO₃固体。
四种盐在不同温度下的溶解度（g）表

温度    溶解度 盐	0℃	10℃	20℃	30℃	40℃	50℃	60℃	100℃
NaCl	35.7	35.8	36.0	36.3	36.6	37.0	37.3	39.8
NH4HCO3	11.9	15.8	21.0	27.0	①	——	——	——
NaHCO3	6.9	8.1	9.6	11.1	12.7	14.5	16.4	——
NH4Cl	29.4	33.3	37.2	41.4	45.8	50.4	55.3	77.3

 

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已知：1、①温度高于35℃NH₄HCO₃会分解。

2、碳酸氢钠受热分解：2 NaHCO₃= Na₂CO₃＋H₂O＋CO₂↑
（1）饱和NaCl溶液中加入NH₄HCO₃固体，发生了复分解反应，生成NaHCO₃晶体，写出其中发生反应的化学方程式                                。
（2）加料完毕后，继续保温30分钟，目的是                ，用蒸馏水洗涤NaHCO₃晶体的目的是除去杂质，杂质中一定含有的物质是        （以化学式表示）。
（3）过滤掉NaHCO₃晶体后的滤液中还有一定量的NaHCO₃溶解在水中，此时可向滤液中加入一定量的          ，并作进一步处理，使NaCl溶液循环使用。
（4）某小苏打样品中混有少量碳酸钠，取药品2.0g加热到质量不再减少为止，共收集到二氧化碳气体0.22L（二氧化碳的密度为2.0g/L）。向加热后的剩余固体中加入一定量质量分数为3.65%的稀盐酸，使其恰好完全反应，求消耗该稀盐酸的质量是多少克？

Answer 1

（1）NaCl＋NH₄HCO₃=NaHCO₃＋NH₄Cl
（2）使反应充分发生；    NH₄HCO₃
（3）盐酸
（4）26.4g

解析试题分析：（1）复分解反应是指两种化合物互相交换成分。根据定义，NaCl与NH₄HCO₃反应时只需将Na⁺与NH₄⁺互换，就形成了新物质。当然，这个过程必须考虑化合价。
（2）任何反应从发生到彻底结束都需要一定的时间。保温是为了让两种原料在适宜的温度下能持续反应，使得原料能被充分利用。“控制温度在30-35℃”的条件下，从表中可知，此时除NaHCO₃溶解度较小，大部分不能溶解而呈现固体状态外，NH₄HCO₃的溶解度相对NaCl和NH₄Cl也比较小，如果有杂质，那NH₄HCO₃固体一定会存在。
（3）由题知，加入试剂的目的是要将碳酸氢钠转化为氯化钠，我们加入盐酸即可实现此转变。

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（4）题目要求与碳酸钠反应的盐酸有多少，必然是根据Na₂CO₃＋2HCl=2NaCl＋H₂O＋CO₂↑这个方程式来计算，但我们必须先知道碳酸钠质量有多少才能求出盐酸。那碳酸钠质量如何来求呢？分析习题可知，碳酸钠质量只需将小苏打样品总量-加热后产生的水-加热后产生的二氧化碳，为此，我们又要先根据题目供给的条件计算出产生二氧化碳的质量，再把二氧化碳质量代入方程式2NaHCO₃=Na₂CO₃＋H₂O＋CO₂↑求出生成水的质量。解题的时候我们只需将上述分析顺序倒过来求解即可。具体解答过程如下。

解：生成二氧化碳的质量0.22L×2.0g/L＝0.44g
设样品中小苏打分解生成水的质量为X
2NaHCO₃Na₂CO₃＋H₂O＋CO₂↑
18   44
X  0.44g
18: 44＝X:0.44g       X="0.18g"
剩余固体全部为碳酸钠，其质量为2.0g－0.44g－0.18g＝1.38g
设消耗盐酸的质量为Y
Na₂CO₃＋2HCl=2NaCl＋H₂O＋CO₂↑
106       73
1.38g     3.65%×Y
106: 73＝1.38g:3.65%×Y      Y="26.4g"
答:略
考点：固体物质溶解度知识及化学方程式的计算