Question

【题目】Ⅰ．现代工业常以氯化钠为原料制备纯碱，部分工艺流程如下：

已知NaHCO3在低温下溶解度较小。

反应Ⅰ：NaCl+CO2+NH3+H2ONaHCO3↓+NH4Cl，处理母液的两种方法：

（1）向母液中加入石灰乳，可将其中________循环利用。

（2）向母液中通入NH3，加入细小的食盐颗粒并降温，可得到NH4Cl晶体。试写出通入NH3后，溶解度较小的酸式碳酸盐转变为溶解度较大的碳酸盐的离子方程式 ___________。

Ⅱ．某化学小组模拟“侯氏制碱法”，以NaCl、NH3、CO2和水等为原料以及下图所示装置制取NaHCO3，然后再将NaHCO3制成Na2CO3。

（1）装置丙中冷水的作用是_________；

（2）由装置丙中产生的NaHCO3制取Na2CO3时，需要进行的实验操作有_______、洗涤、灼烧。NaHCO3转化为Na2CO3的化学方程式为______；

（3）若在（2）中灼烧的时间较短，NaHCO3将分解不完全，该小组对一份加热了t1 min的NaHCO3 样品的组成进行了以下探究。

取加热了t1 min的NaHCO3样品29．6 g完全溶于水制成溶液，然后向此溶液中缓慢地滴加稀盐酸，并不断搅拌。随着盐酸的加入，溶液中有关离子的物质的量的变化如图所示。

则曲线a对应的溶液中的离子是___________（填离子符号下同）；曲线c对应的溶液中的离子是___________；该样品中NaHCO3和Na2CO3的物质的量之比是___________； 21

（4）若取21．0 g NaHCO3固体，加热了t2rnin后，剩余固体的质量为l4．8 g。如果把此剩余固体全部加入到200 mL 2 molL—1的盐酸中，则充分反应后溶液中H+ 的物质的量浓度为____________（设溶液体积变化忽略不计）

Answer 1

【答案】NH3 HCO3–+NH3=NH4++CO32– 冷却，使碳酸氢钠晶体析出 过滤 2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑ Na+ HCO3- 1:2 0.75 mol/L

【解析】

Ⅰ（1）根据流程可知，母液中含有氯化铵，加入石灰乳后可以生成氨气；
（2）根据氨水电离成铵根和氢氧根离子，增大铵根的浓度有利于氯化铵的析出来分析，溶液碱性增强，使碳酸氢钠转换为溶解度较大的碳酸钠；

Ⅱ．（1）温度越低，NaHCO3的溶解度越小；
（2）装置丙中是氨化的饱和食盐水中通入二氧化碳生成碳酸氢钠晶体，通过过滤得到晶体洗涤灼烧得到碳酸钠；NaHCO3转化为Na2CO3的方法是固体加热分解；
（3）混合物是碳酸钠和碳酸氢钠，滴入盐酸发生反应CO32-+H+=HCO3-； HCO3-+H+=CO2↑+H2O；依据图象分析碳酸根离子减小，碳酸氢根离子增多；
（4）依据反应前后质量变化是碳酸氢钠分解的原因，依据反应前后质量变化计算反应的碳酸氢钠和生成的碳酸钠，结合试样质量计算剩余碳酸氢钠，计算得到混合物反应消耗的氢离子得到。

Ⅰ.（1）向分离出NaHCO3晶体后的母液NH4Cl中加入过量石灰乳，发生的反应有Ca（OH）2+2NH4Cl=2NH3↑+2H2O+CaCl2，最终产物为氯化钙、氨气，其中氨气可再利用，

故答案为：NH3；

（2）通入NH3后，溶解度较小的酸式碳酸盐转变为溶解度较大的碳酸盐的离子方程式HCO3–+NH3=NH4++CO32–。

Ⅱ．（1）装置丙中冷水的作用是降温，使碳酸氢钠晶体析出。

（2）由装置丙中产生的NaHCO3发生的反应为，NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl；制取Na2CO3时需要过滤得到晶体，洗涤后加热灼烧得到碳酸钠；2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑

（3）溶液中有关离子的物质的量的变化为：钠离子始终不变，碳酸根离子减小，碳酸氢根离子浓度增大，当碳酸根离子全部转化为碳酸氢根离子，再滴入盐酸和碳酸氢根离子反应生成二氧化碳，碳酸氢根离子减小，所以c曲线表示的是碳酸氢根离子浓度变化；碳酸根离子浓度0．2mol/L；碳酸氢根离子浓度为0．1mol/L；样品中NaHCO3和Na2CO3的物质的量之比是1：2； 故答案为：Na+ ；HCO3-； 1：2；

（4）若取21g NaHCO3固体物质的量==0.25mol，加热了t1min后，剩余固体的质量为14．8g．依据化学方程式存在的质量变化计算：

2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O △m

2 1 62

0.2mol 0.1mol 21g-14．8g

反应后NaHCO3物质的量=0.25mol-0.2mol=0.05mol；NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑；消耗氯化氢物质的量0.05mol；

Na2CO3物质的量=0.1mol，Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑，消耗氯化氢物质的量0.2mol；

剩余氯化氢物质的量=0.200L×2mol/L-0.05mol-0.2mol=0.15mol，剩余溶液中c（H+）=

=0．75mol/L故答案为：0.75mol/L。