题目内容

8.工业上以食盐、氨气、二氧化碳等物质为原料制取纯碱.
(1)实验室提纯粗盐的一个重要环节是除去粗盐水中的杂质阳离子.某粗盐样品(主要含Ca2+、Mg2+),提纯该粗盐时,可考虑在粗盐水中加入沉淀剂A、B除杂质(沉淀剂A来源于石灰窑厂),写出A、B的化学式.
ACa(OH)2或CaO、BNa2CO3.
(2)上述实验操作依次为:取样、溶解、沉淀、过滤、加入盐酸调pH、蒸发、冷却结晶.
(3)以上“加入盐酸调pH”目的是除去过量的NaOH、Na2CO3.
(4)写成工业上以食盐、氨气、二氧化碳等物质为原料制取纯碱反应的化学方程式:NH3+CO2+NaCl+H2O=NaHCO3+NH4Cl
2NaHCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2CO3+H2O+CO2↑
(2)氨气与二氧化碳通入的先后顺序是:先通入NH3后通入CO2,因为:氨气的溶解度较大,且饱和氨盐水显碱性,比饱和食盐水更容易吸收二氧化碳.
该过程没有析出碳酸钠晶体,其原因是碳酸钠的溶解度比碳酸氢钠大.
(6)标准状况下,吸收11.2升二氧化碳气体,理论上至少需要1mol/L的氨水体积为500mL.

分析 解答实验问题时,要首先理清实验目的和实验原理,从实验的安全性、科学性和简约型入手进行解答.对化学实验数据进行处理时,要注意处理的合理性.
(1)根据题意A源于石灰窑,说明其是生石灰或熟石灰来分析;
(2)根据实验室提纯粗盐的实验操作步骤完成;
(3)加盐酸调pH的目的是除去过量的NaOH、Na2CO3;
(4)氨气与氯化钠溶液混合后,在乙中与二氧化碳发生反应,生成NaHCO3、NH4Cl;
(5)根据氨盐水显碱性,容易吸收二氧化碳;NH3极易溶于水且溶液呈弱碱性,再通入CO2使之更多地转化为HCO3-;
(6)标准状况下,吸收11.2升二氧化碳气体,理论上至少需要1mol/L的氨水体积可根据关系式:CO2~NH3进行计算.

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:Ca(OH)2或CaO;Na2CO3;
(2)实验室提纯粗盐的实验操作方法为:取样、溶解、沉淀、过滤、蒸发、冷却结晶、烘干,
故答案为:溶解;过滤;蒸发;
(3)步骤④中加盐酸调pH的目的是除去过量的NaOH、Na2CO3,
故答案为:除去过量的NaOH、Na2CO3;
(4)氨气与氯化钠溶液混合后,在乙中与二氧化碳发生反应,生成NaHCO3、NH4Cl,NaHCO3再分解为Na2CO3、H2O和CO2,反应方程式为NH3+CO2+NaCl+H2O=NaHCO3+NH4Cl,2NaHCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2CO3+H2O+CO2↑,
故答案为:NH3+CO2+NaCl+H2O=NaHCO3+NH4Cl;2NaHCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2CO3+H2O+CO2↑;
(5)因为饱和氨盐水显碱性,比饱和食盐水更容易吸收二氧化碳,所以在用氨碱法生产纯碱过程中,要先向饱和食盐水中通入氨气,制成饱和氨盐水,再向其中通入二氧化碳. 碳酸钠的溶解度比碳酸氢钠大,
故答案为:先通入NH3后通入CO2;氨气的溶解度较大,且饱和氨盐水显碱性,比饱和食盐水更容易吸收二氧化碳; 碳酸钠的溶解度比碳酸氢钠大;
(6)设理论上至少需要1mol/L的氨水体积为xmL
关系式:CO2 ~NH3
          22.4L      1mol 
          11.2L      1mol/L×xmL×$\frac{1L}{1000mL}$
x=500mL
故答案为:500.

点评 本题考查粗盐提纯及电解原理,明确发生的离子反应及电解反应是解答的关键,注意除杂不能引入新的杂质及试剂的添加顺序,题目难度中等.

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