Question

根据侯德榜制碱法原理并参考下表的数据，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，抽干后，转入蒸发皿中，灼烧2小时，制得Na₂CO₃固体。

四种盐在不同温度下的溶解度(g/100 g水)表

①＞35 ℃NH₄HCO₃会有分解

请完成下列问题：

（1）反应温度控制在30—35 ℃，是因为若高于35 ℃，则_______________，若低于30 ℃，则_______________；为控制此温度范围，采取的加热方法为_______________。

（2）加料完毕后，继续保温30分钟，目的是_______________。静置后只析出NaHCO₃晶体的原因是_______________。用蒸馏水洗涤NaHCO₃晶体的目的是除去_______________杂质（以化学式表示）。

（3）过滤所得的母液中含有_______________（以化学式表示），需加入_______________，并作进一步处理，使NaCl溶液循环使用，同时可回收NH₄Cl。

（4）测试纯碱产品中NaHCO₃含量的方法是：准确称取纯碱样品W g，放入锥形瓶中加蒸馏水溶解，加1—2滴酚酞指示剂，用物质的量浓度为c(mol·L^-1)的HCl溶液滴定至溶液由红色到无色（指示+H⁺====反应的终点），所用HCl溶液体积为V₁ mL，再加1—2滴甲基橙指示剂，继续用HCl溶液滴定至溶液由黄变橙，所用HCl溶液总体积为V₂ mL。写出纯碱样品中NaHCO₃质量分数的计算式：NaHCO₃（%）=______________。

Answer 1

解析：（1）根据题干信息，NH₄HCO₃高于35 ℃时，会发生分解；若低于30 ℃，则反应速率太慢；控制温度的方法一般是水浴加热。

（2）保温30分钟的目的是使反应充分进行，由于NaHCO₃在水中的溶解度小，故静置后只析出NaHCO₃，洗涤NaHCO₃晶体的目的是除去NaCl、NH₄Cl、NH₄HCO₃等杂质。

（3）过滤所得的母液中主要含NaHCO₃、NaCl、NH₄Cl、NH₄HCO₃，可加入HCl，得到NaCl和NH₄Cl。

（4）设混合物中含纯碱的物质的量为x,NaHCO₃的物质的量为y,由反应式+H⁺====知x mol的纯碱需耗mol的HCl，同时生成x mol的，再由+H⁺====CO₂↑+H₂O知，总量为（x+y）,其耗盐酸量为（x+y），根据题意则有x+(x+y)=mol，即2x+y=;y=-2x=-2×=，所以m(NaHCO₃)=×M(NaHCO₃)，从而求出其质量分数。

答案：（1）NH₄HCO₃  分解  反应速率降低水浴加热

（2）使反应充分进行  NaHCO₃的溶解度最小  NaCl、NH₄Cl、NH₄HCO₃

（3）NaHCO₃、NaCl、NH₄Cl、NH₄HCO₃  HCl

（4）×100%