Question

某校化学兴趣小组参观制碱厂后，获得以下信息并对相关问题进行研究．
[查阅资料]
①该厂采用“侯氏制碱法”生产的化工产品为纯碱和氯化铵．
②生产原料粗盐中含有少量可溶性杂质（MgSO₄和CaCl₂）及不溶性杂质．
③氯化铵分解的化学方程式是NH₄Cl

△   .

NH₃↑+HCl↑．
④部分生产流程如图所示：

[问题讨论]
（1）此工业流程中操作 I之前依次加入四种物质的顺序有错误，请写出正确的加入顺序

abdc或adbc或adcb

（填字母）；
（2）改正错误顺序后，溶液A中的溶质有NaCl以及

NaOH和Na₂CO₃

，操作Ⅱ的名称为

过滤

；
（3）写出反应（2）、（3）化学方程式

NaCl+NH₃+H₂O+CO₂=NaHCO₃+NH₄Cl

、

2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑

；
（4）上述生产流程中可循环使用的是

二氧化碳和氨气

；
[组成确定]从上述制得的纯碱产品称取一定质量样品，经多次充分加热后，再称重，质量无变化；另取少量纯碱样品加入适量水，样品完全溶解，向该溶液中加入过量稀HNO₃，再滴加AgNO₃溶液，有白色沉淀．
（5）由上述实验可确定纯碱样品含有杂质

NaCl

（写化学式）；
[含量测定]
同学们为了测定该纯碱样品的纯度（假定只有（5）中的杂质），设计了如下实验：
（6）从上述制得纯碱产品中取24克样品，完全平均分成两等份进行甲、乙实验．
甲组实验：取其中一份，向其中加入过量的盐酸，直至样品中无气泡冒出．充分加热蒸发所得物质并干燥、冷却至室温后称量，所得固体质量为12.9g．计算样品中碳酸钠的质量分数为

72.3%

（精确到0.1%）；
乙组实验：取另一份，利用图所示装置，测出反应后装置C增重了3.96g（所加试剂均足量）．实验结束后，发现乙组测定的碳酸钠质量分数

偏大

（填“偏大”或“偏小”），其原因是

C中的碱石灰吸收了空气中的二氧化碳和水蒸气

．

Answer 1

分析：（1）向粗盐中加入过量的水时，氯化钠、硫酸镁、氯化钙等物质溶解，形成溶液，再加入过量的氢氧化钠除去硫酸镁，再加入过量的氯化钡除去生成的硫酸钠，再加入过量的碳酸钠除去氯化钙和过量的氯化钡；或再加入过量的氯化钡除去硫酸镁，再加入过量的氢氧化钠除去生成的氯化镁，再加入过量的碳酸钠除去氯化钙；或再加入过量的氯化钡除去硫酸镁，再加入过量的碳酸钠除去氯化钙，再加入过量的氢氧化钠除去生成的氯化镁；
（2）改正错误顺序后，溶液A中的溶质有NaCl以及过量的NaOH 和Na₂CO₃；操作Ⅱ是过滤；
（3）氯化钠、氨气、水、二氧化碳等物质反应能生成碳酸氢钠和氯化铵，碳酸氢钠受热分解能生成碳酸钠、水和二氧化碳；
（4）二氧化碳和氨气可以循环使用；
（5）氯化钠和硝酸银反应能生成氯化银沉淀和硝酸钠；
（6）根据相关方面的数据可以计算碳酸钠的质量分数，碱石灰能和吸收水和二氧化碳．

解答：解：（1）向粗盐中加入过量的水时，氯化钠、硫酸镁、氯化钙等物质溶解，形成溶液，再加入过量的氢氧化钠除去硫酸镁，再加入过量的氯化钡除去生成的硫酸钠，再加入过量的碳酸钠除去氯化钙和过量的氯化钡；或再加入过量的氯化钡除去硫酸镁，再加入过量的氢氧化钠除去生成的氯化镁，再加入过量的碳酸钠除去氯化钙；或再加入过量的氯化钡除去硫酸镁，再加入过量的碳酸钠除去氯化钙，再加入过量的氢氧化钠除去生成的氯化镁．
故填：abdc或adbc或adcb．
（2）改正错误顺序后，溶液A中的溶质有NaCl以及NaOH 和Na₂CO₃，操作Ⅱ是过滤．
故填：NaOH 和Na₂CO₃；过滤．
（3）氯化钠、氨气、水、二氧化碳等物质反应能生成碳酸氢钠和氯化铵，反应的化学方程式为：NaCl+NH₃+H₂O+CO₂=NaHCO₃+NH₄Cl；碳酸氢钠受热分解的化学方程式为：
2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．
故填：NaCl+NH₃+H₂O+CO₂=NaHCO₃+NH₄Cl；2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．
（4）上述生产流程中可循环使用的是二氧化碳和氨气．
故填：二氧化碳和氨气．
（5）经多次充分加热后，再称重，质量无变化，说明杂质不是碳酸钠，另取少量纯碱样品加入适量水，样品完全溶解，向该溶液中加入过量稀HNO₃，再滴加AgNO₃溶液，有白色沉淀，说明沉淀是氯化银，进一步可以证明杂质是氯化钠，化学式是NaCl．
故填：NaCl．
（6）解：设12g样品中碳酸钠的质量为X，与过量的盐酸反应生成的氯化钠的质量为m，
则氯化钠的质量为：12g-X，
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑，
  106            117
   X              m

106

117

=

X

m

，
m=

117

106

X，

117

106

X+12g-X=12.9g，
X=8.67g，
样品中碳酸钠的质量分数为：

8.67g

12g

×100%=72.3%．
故填：72.3%．     
因为C中的碱石灰吸收了空气中的二氧化碳和水蒸气，所以乙组测定的碳酸钠质量分数偏大．
故填：偏大；C中的碱石灰吸收了空气中的二氧化碳和水蒸气．

点评：化学实验现象是化学实验最突出、最鲜明的部分，也是进行分析推理得出结论的依据，掌握物质的性质和相互之间的反应关系，有助于提高观察实验、进行实验的能力．所以，对化学实验不仅要认真观察，还应掌握设计实验、观察实验现象的方法．