Question

追踪科学家的足迹
材料1：纯碱的产量是衡量一个国家化学工业发展水平的重要指标．下面是实验室摸拟侯氏制碱法生产原理的主要过程：
（1）20℃时，向浓氨水中通入足量的二氧化碳得到NH₄HCO₃饱和溶液；
②向NH₄HCO₃饱和溶液中加入食盐细粒，并不断搅拌，直到NaHCO₃结晶析出完毕；
③将析出的晶体过滤，得到晶体和滤液，洗涤晶体，然后将晶体放在试管中充分加热，得到Na₂CO₃；
④向③的滤液中加入食盐细粒，析出NH₄Cl晶体，过滤，得到NH₄Cl．
材料2：四种盐在不同温度下的溶解度表．

温度 盐 溶解度	10℃	20℃	30℃	40℃	50℃
NaCl	35.8	36.0	36.3	36.6	37.0
NH4HCO3	15.8	21.0	27.0	------	------
NaHCO3	8.1	9.6	11.1	12.7	----
NH4Cl	33.3	37.2	41.4	45.8	50.4

试回答下列问题：
（1）在实验室中，你选择的制备C0₂反应的化学方程式为________．在工业生产中，要获得生产纯碱的原料CO₂你认为最经济实用的方法是以________为原料，该反应的化学方程式为________．
（2）有人认为侯氏制碱法有以下优点，你认为其中正确的是________．
A．生产过程中部分反应产物可作为原料循环使用
B．副产品是一种氮肥
C．反应都不需要加热，可节约能源
（3）检验③中的白色粉末中是否含有氯化钠的方法是________．
（4）在②中，随着食盐的逐渐加入，溶液变成了NH₄HCO₃和NaCl的混合溶液，析出晶体之前，混合溶液中存在的离子有（用离子符号表示，下同．）________．在③中，将析出的晶体过滤后，溶液中数量减少的离子有________；滤液中仍然存在的离子有________．②中反应的化学方程式为________．
（5）在20℃时，向含NH₄HC0₃ 21g的饱和溶液中加入足量食盆．试通过计算说明，随着食盐的逐渐加入，为什么会有NaHC0₃晶体析出，而没有NH4CI晶休析出？理论上能析出多少克NaHCO₃？（友情提示：本小题没有计算过程不得分．可能用到的相对分子质量：NH₄HC0₃：79； NaCl：58.5； NaHC0₃：84，NH₄CI：53.5）．

Answer 1

解：（1）实验室制取二氧化碳使用的是碳酸钙和稀盐酸，碳酸钙能高温分解生成二氧化碳，所以本题答案为：CaC0₃+2HCl=CaCl₂+CO₂↑+H₂O，石灰石，CaCO₃CaO+CO₂↑；
（2）侯氏制碱法的优点在于废物少，且部分物质能循环利用，故选AB；
（3）要检验碳酸钠中是否含有氯化钠，所使用的试剂是硝酸银，此时需排除碳酸根离子的干扰，可以加入硝酸酸化，所以本题答案为：取③中色粉末少许于试管中加入稀硝酸化，再滴入硝酸银溶液，若不产生生白色沉淀证明不含氯化钠，反之则含氯化钠．
（4）NH₄HCO₃和NaCl的混合溶液中，碳酸氢铵能电离出碳酸氢根离子和铵根离子，氯化钠能电离出钠离子和氯离子，析出的晶体是碳酸氢钠，故碳酸氢根离子和钠离子会减少，此时发生的反应是碳酸氢铵与氯化钠反应生成碳酸氢钠和氯化铵，所以本题答案为：NH₄⁺、HCO₃^-、Na⁺、C1^-，HCO₃^-、Na⁺，NH₄⁺、HCO^-、Cl^-、Na⁺，NH₄HCO₃+NaCl=NH₄Cl+NaHCO₃；
（5）解：设21gNH₄HCO₃完全转化能生成NaHCO₃的质量为x，能生成NH₄Cl的质量为y
NH₄HCO₃+NaCl═NH₄Cl+NaHCO₃
79 53.5 84
21g y x
=
x=22.3g
=
y=14.2g
根据四种物质的溶解度，20℃时，1OOg水最多能溶解9.6gNaHCO₃，37.2gNH₄Cl．因为22.3＞9.6g，所以有NaHC0₃析出，
理论上可析出NaHC0₃的质量：22.3g-9.6g=12.7g，因为14.2g＜37.2g，NH₄Cl没有达到饱和状态，所以不可能有NH₄Cl析出．
分析：根据物质的性质和已有的知识进行分析，（1）实验室制取二氧化碳使用的是碳酸钙和稀盐酸，碳酸钙能高温分解生成二氧化碳，（2）侯氏制碱法的优点在于废物少，且部分物质能循环利用，（3）要检验碳酸钠中是否含有氯化钠，所使用的试剂是硝酸银，此时需排除碳酸根离子的干扰，可以加入硝酸酸化，（4）根据物质的化学式即可知道电离所得的离子，离子结合以固体形式析出则离子数量会减少，（5）根据反应的化学方程式即可进行物质间的有关计算．
点评：本题考查了碳酸钠的制取，完成此题，可以依据已有的知识结合题干提供的信息进行．