Question

14．1942年，我国化学专家侯德榜先生打破国外对制碱技术的垄断，发明了著名的侯氏制碱法，已知：直接从海水中获得的粗盐含有较多的Ca²⁺、Mg²⁺，某工业生产纯碱的工艺流程示意图如下：

（1）沉淀A的化学式为Mg（OH）₂和CaCO₃．
（2）煅烧过程中发生反应的化学反应方程式为2NaHCO₃$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O．
（3）煅烧是否完全关系到产品的质量，某检验员对煅烧过程中的样品进行检验，其实验方法如下：
首先，称取样品（含有Na₂CO₃和NaHCO₃）4.02g，向其中加入250mL稀HCl，产生CO₂的体积为896mL（标准状况下）；然后，将过量的HCl用0.2mol/L的NaOH溶液滴定，当消耗NaOH溶液的体积为150mL时，恰好完全中和，计算样品中的Na₂CO₃的百分含量．

Answer 1

分析 本题利用海水提取氯化钠再利用侯氏制碱原理制纯碱的工业流程，因从海水中获得的粗盐含有较多的Ca²⁺、Mg²⁺，加入CaO和Na₂CO₃除杂时，可生成Mg（OH）₂和CaCO₃沉淀并经过滤除去，在所得氯化钠溶液里先通氨气再通CO₂气体得到碳酸氢钠沉淀，过滤后再锻烧生成纯碱、CO₂和水，据此可作答；
（1）从流程分析可知溶液A为Mg（OH）₂和CaCO₃；
（2）将碳酸氢钠锻烧生成纯碱、CO₂和水，结合质量守恒可写出此反应的化学方程式；
（3）样品过量盐酸反应生成CO₂是0.896L，其物质的量为$\frac{0.896L}{22.4mol/L}$=0.04mol，根据原子守恒并结合样品的总质量可计算出样品中碳酸钠的质量，再求质量分数．

解答 解：（1）在粗盐的水溶液里加入CaO和Na₂CO₃后得到的沉淀A为Mg（OH）₂和CaCO₃，故答案为：Mg（OH）₂和CaCO₃；
（2）碳酸氢钠受热分解的化学方程式为2NaHCO₃$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，故答案为：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O；
（3）样品过量盐酸反应生成CO₂物质的量为0.04mol，设碳酸钠的物质的量为xmol，碳酸氢钠为ymol，结合原子守恒可得：①x+y=0.04 ②106x+84y=4.02，解得x=0.03mol，则样品中碳酸钠的质量百分数为$\frac{0.03mol×106g/mol}{4.02g}×100%$=79.1%，答：样品中的Na₂CO₃的百分含量为79.1%．

点评 本题以侯氏制碱法为载体，探究粗盐提纯的基本操作、碳酸氢钠的热稳定性及样品纯度分析，中等难度，注重基础知识的考查．