Question

16．化学科技小组同学模拟工厂苛化法生产烧碱的示意图如图：

请回答下列问题．
①写出煅烧石灰石的化学方程式CaCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO₂↑；操作2的名称是蒸发．
②若反应器中纯碱全部反应，但结晶得到的固体烧碱中还含有少量的杂质，原因是滤液B中含有Ca（OH）₂，检验该杂质选用的试剂是Na₂CO₃，检验时观察到有白色沉淀生成，说明结晶得到的固体烧碱确实含有少量杂质，该反应的化学方程式为Na₂CO₃+Ca（OH）₂→CaCO₃↓+2NaOH．
③滤液C可加入反应容器循环再利用，目的是降低成本，防止污染环境．
④若投入反应容器中的纯碱为nmol，则为了确保纯碱全部转化为烧碱，投入生石灰的物质的量取值范围是CaO的物质的量≥nmol．

Answer 1

分析 ①根据碳酸钙在高温的条件下生成氧化钙和二氧化碳，蒸发可以使溶液中的晶体析出进行分析；
②根据反应器中纯碱全部反应，但结晶得到的固体烧碱中含有反应剩余的氢氧化钙，氢氧化钙和碳酸钠会生成碳酸钙沉淀进行分析；
③根据经洗涤过滤后所得的滤液中一定会含有氢氧化钠和氢氧化钙，直接排放会导致浪费和污染环境；循环再利用，可有效的降低生产成本和防止环境污染进行分析；
④根据为了使碳酸钠完全反应，氢氧化钙应该是过量的进行分析．

解答 解：①碳酸钙在高温的条件下生成氧化钙和二氧化碳，化学方程式为：CaCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO₂↑，蒸发可以使溶液中的晶体析出，所以操作2的名称是蒸发；
②反应器中纯碱全部反应，但结晶得到的固体烧碱中含有反应剩余的氢氧化钙，氢氧化钙和碳酸钠会生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，所以检验该杂质选用的试剂是Na₂CO₃，检验时观察到有白色沉淀生成，说明结晶得到的固体烧碱确实含有少量杂质，该反应的化学方程式为Na₂CO₃+Ca（OH）₂→CaCO₃↓+2NaOH；
③经洗涤过滤后所得的滤液中一定会含有氢氧化钠和氢氧化钙，直接排放会导致浪费和污染环境，循环再利用，可有效的降低生产成本和防止环境污染；
④为了使碳酸钠完全反应，氢氧化钙应该是过量的，1mol的氧化钙会生成1mol的氢氧化钙，所以投入生石灰的物质的量取值范围是CaO的物质的量≥n mol．
故答案为：①CaCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO₂↑，蒸发；
②滤液B中含有 Ca（OH）₂，Na₂CO₃，有白色沉淀生成，Na₂CO₃+Ca（OH）₂→CaCO₃↓+2NaOH；
③降低成本，防止污染环境；
④CaO的物质的量≥n mol．

点评 本题是一道框题推断分析题，其主干就是工业上制取烧碱的方法，只要能依据氢氧化钠是由碳酸钠和氢氧化钙制取的原理进行分析，即可得相应的问题答案．