Question

10．海水中的化学．
（1）海水中含有较多的硫酸钠．硫酸钠是制造纸浆、燃料稀释剂、医药用品等的重要原料．
某硫酸钠粗品中含有少量的硫酸钙、硫酸镁，实验室进行提纯的流程如图1：

回答下列问题：
①用氢氧化钠和碳酸钠除杂时，反应的化学方程式分别为2NaOH+MgSO₄=Mg（OH）₂↓+Na₂SO₄、CaSO₄+Na₂CO₃=CaCO₃↓+Na₂SO₄．
②氢氧化钠和碳酸钠如果添加过量了，可在滤液中加入适量稀硫酸溶液除去．
③“后续处理”的主要操作是蒸发，为了获得纯净的硫酸钠，应蒸发至B．（填序号）．
A．完全蒸干时停止加热
B．快干时停止加热，利用余热蒸干
C．有大量固体析出时停止加热，过滤弃去剩余的少量溶液
④已知硫酸钠的溶解度随温度变化的曲线如图2所示．40℃时，硫酸钠的溶解度为50g．将40℃时的该饱和溶液升高温度至90℃，观察到的现象是有固体析出．．

（2）利用苦卤制取镁，主要流程如图3：
步骤Ⅱ中的试剂a是稀盐酸．步骤 III中反应的化学方程式是MgCl₂$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑；．
（3）采用氨碱法生产纯碱，主要流程如图4：
①上述Ⅰ、Ⅱ两个步骤总反应的化学方程式是NH₃+CO₂+H₂O+NaCl═NaHCO₃+NH₄Cl．
②从步骤Ⅱ过滤后得到碳酸氢钠，近日，一则《重大突破！癌细胞，竟被中国医生用小苏打“饿”死了》的新闻在网络上热传：研究人员用小苏打用来去除肿瘤内的氢离子，就可破坏乳酸根和氢离子的协同作用，从而快速有效地杀死处于葡萄糖饥饿或缺乏的肿瘤细胞．请你用一个化学反应证明该研究成果的科学性．当然，科学原理如何转换到临床上来，还会是一个很艰难的跨越．对此科研成果你有何感想．本实验室利用了小苏打中的碳酸根离子能与氢离子结合生成水和二氧化碳的原理
③最后得到的纯碱中若含有少量小苏打，应怎样除去？请写出所用方法或试剂．加热固体．

Answer 1

分析 （1）①本题给出了除去杂质应选用的试剂，由复分解反应发生的条件写出化学方程式即可；
②如果氢氧化钠和碳酸钠过量，可加入适量的稀硫酸，稀硫酸和氢氧化钠反应生成硫酸钠和水，稀硫酸和碳酸钠反应生成硫酸钠、水和二氧化碳；
③在蒸发过程中，不同于常规的蒸发操作，溶液中含有NaCl，需注意先加热后过滤；
④因为40℃时，硫酸钠的溶解度是50克，故100克水中溶解50克硫酸钠恰好饱和；当由40℃升高到90℃时，硫酸钠的溶解度减小，故有硫酸钠固体析出．
（2）根据氯化镁的生产流程，要将氢氧化镁沉淀转化为氯化镁，应加入的试剂是稀盐酸；海水中的氯化镁能和氢氧化钙反应生成氢氧化镁沉淀，化学方程式为：
MgCl₂+Ca（OH）₂=CaCl₂+Mg（OH）₂↓；
（3）①碳酸根离子能与氢离子结合生成水和二氧化碳；
②铵态氮肥与碱混合加热时能放出氨气，氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝．

解答 解：（1）：①由复分解反应发生的条件，氢氧化钠和硫酸镁反应生成氢氧化镁沉淀和硫酸钠，碳酸钠和硫酸钙反应生成碳酸钙沉淀和硫酸钠．反应的化学方程式为：2NaOH+MgSO₄=Mg（OH）₂↓+Na₂SO₄；  Na₂CO₃+CaSO₄═CaCO₃↓+2Na₂SO₄
②硫酸和氢氧化钠反应生成硫酸钠和水，没有带入新杂质，碳酸钠和稀硫酸反应生成硫酸钠、水和二氧化碳，二氧化碳以气体形式逸出，不带入任何其它杂质．故除去过量的氢氧化钠和碳酸钠时，可以用稀硫酸．
③被加热的滤液中含有一定量的NaCl，故蒸发操作无法得到纯净的硫酸钠晶体，应加热使大部分硫酸钠晶体析出，而此时溶液中的溶质主要为氯化钠，然后过滤除去滤液，从而的较纯净的硫酸钠晶体．
④根据溶解度的定义以及溶解度受温度影响的关系可知．100克蒸馏水中溶解50克硫酸钠恰好饱和．由硫酸钠的溶解的曲线可知，在0℃到40℃之间，硫酸钠的溶解度随温度的升高而增大，在40℃到90℃时，硫酸钠的溶解度随温度的升高而减小．饱和的硫酸钠溶液由40℃升高到90℃时，溶解度减小，故有硫酸钠固体析出．
故答案为：
（1）①2NaOH+MgSO₄=Mg（OH）₂↓+Na₂SO₄；CaSO₄+Na₂CO₃=CaCO₃↓+Na₂SO₄；②硫酸；③C；④50，有晶体析出．
（2）由氯化镁的生产流程，要将氢氧化镁沉淀转化为氯化镁，应加入的试剂a是稀盐酸；步骤 III是氯化镁通电分解生成镁和氯气，化学方程式为：MgCl₂$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑；
（3）①氨碱法生产纯碱的化学反应原理是用氨气和二氧化碳与氯化钠和水反应生成碳酸氢钠，化学方程式：NH₃+CO₂+H₂O+NaCl═NaHCO₃+NH₄Cl；
②本实验室利用了小苏打中的碳酸根离子能与氢离子结合生成水和二氧化碳的原理；故填：NaHCO₃+HCl=2NaCl+CO₂↑+H₂O．
③小苏打受热可分解为碳酸钠和水和二氧化碳，故纯碱中若含有少量小苏打，应采用加热固体的方法除去；
故答为：（1）①MgSO₄+2NaOH═Na₂SO₄+Mg（OH）₂↓，Na₂CO₃+CaSO₄=CaCO₃↓+Na₂SO₄；②硫酸；③B，④50，有固体析出；
（2）盐酸．MgCl₂$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑；
（3）①NH₃+CO₂+H₂O+NaCl═NaHCO₃+NH₄Cl．
②NaHCO₃+HCl=2NaCl+CO₂↑+H₂O．③加热固体．

点评 本题主要考查了选择试剂、化学方程式的书写、蒸发操作以及对固体溶解度曲线的意义，以此培养学生的理解能力、培养学生分析问题、解决问题的能力．