Question

【化学选修2-化学与技术】
工业生产纯碱的工艺流程示意图如下：

完成下列填空：
（1）粗盐水加入沉淀剂A、B除杂质（A来源于石灰窑厂），则B的化学式为

 

．
（2）②过滤后滤液中要通入C和D气体，则先通入的C气体是

 

（填化学式），原因是

 

．
（3）通入C和D气体后发生反应的化学方程式是

 

．
（4）④过滤后，向滤液中通入氨气，加入细小食盐颗粒，析出副产品

 

（填化学式），通氨气与加入细小食盐颗粒的作用是

 

．
（5）写出⑤煅烧发生反应的化学方程式：

 

．产品纯碱中含有碳酸氢钠．若用加热分解的方法测定纯碱中碳酸氢钠的质量分数，纯碱中碳酸氢钠的质量分数ω（NaHCO₃）=

 

（注明表达式中所用的有关符号的含义）．

Answer 1

分析：（1）粗盐水加入沉淀剂A、B除去粗盐中的杂质镁离子等，沉淀剂A来源于石灰窑厂，所以A、B的化学式为Ca（OH）₂、Na₂CO₃；
（2）工业制纯碱时需先通入氨气，因为氨气的溶解度比二氧化碳大得多，且溶液呈碱性，有利于二氧化碳的吸收；
（3）根据氨气和二氧化碳在水中的溶解性分析对产物的影响，先后通入C和D气体后，滤渣是碳酸氢钠，它的溶解度比碳酸钠小；
（4）滤液主要含有碳酸氢钠和氯化铵等，加入食盐、通入氨气，则铵根离子和氯离子浓度增大，则使氯化铵浓度达到溶解度而析出；
（5）根据碳酸氢钠受热易分解和碳酸钠受热稳定的性质来回答，碳酸氢钠受热分解能生成碳酸钠、水和二氧化碳，加热前后的固体质量差为二氧化碳和水的质量之和，根据差量法计算碳酸氢钠的质量分数．

解答：解：（1）粗盐中含有硫酸根离子、碳酸根离子、镁离子，常用的提纯食盐的沉淀剂为氢氧化钙溶液和碳酸钠溶液，沉淀剂A来源于石灰窑厂，所以A是氢氧化钙，B是碳酸钠，故答案为：Na₂CO₃；
（2）二氧化碳微溶于水，先通入二氧化碳，溶液中生成极少量的碳酸，再通入氨气，生成的产物量少，且易生成碳酸铵，氨气在水中溶解度很大，先通入氨气，溶液中生成较多的一水合氨，再通入CO₂，生成的产物量多，且易生成碳酸氢铵，
故答案为：NH₃；因为二氧化碳在水中的溶解度小而氨气在水中的溶解度比较大，且通入氨气溶液呈碱性有利于反应进行；
（3）碳酸氢钠的溶解度比碳酸钠小，滤渣是碳酸氢钠，所以先后通入C和D气体后，发生反应NH₃+H₂O+CO₂+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl，
故答案为：NH₃+H₂O+CO₂+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（4）先后通入C和D气体后，④过滤后，滤渣是碳酸氢钠，向滤液中通入氨气，加入细小食盐颗粒，溶液中的氯离子和铵根离子的浓度增大，使氯化铵大量析出，故析出的副产品为：NH₄Cl，
故答案为：NH₄Cl；增大溶液中的氯离子和铵根离子的浓度，使氯化铵大量析出；
（5）煅烧时，碳酸氢钠分解2NaHCO₃

煅烧  .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，生成碳酸钠，根据差量法加热前后的固体质量差为二氧化碳和水的质量之和，加热前纯碱的质量为m（加热前），加热后的质量为m（加热后），则加热损失的质量为：m（加热前）-m（加热后），根据2NaHCO₃

煅烧  .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，每当有168克碳酸氢钠分解，固体质量减少62克，则纯碱中碳酸氢钠的质量为：

168×【m(加热前)-m(加热后)】

62

；故纯碱中含有的碳酸氢钠的质量分数为

84【m(加热前)-m(加热后)】

31m(加热前)

，
故答案为：

84【m(加热前)-m(加热后)】

31m(加热前)

．

点评：本题以工业生产纯碱的工艺流程为背景，考查了物质的提纯、化学实验基本操作、实验结果的处理等知识，（5）差量法的运用是解答本题的难点，题目难度中等．