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【题目】技术的发展与创新永无止境,我国化工专家侯德榜改革国外路布兰、索尔维的纯碱生产工艺,使生产纯碱的成本明显降低。生产流程可简要表示如图:

(1)向沉淀池中通入CO2和氨气,应先通入___________(填化学式)。

(2)沉淀池中发生反应的化学方程式___________。

(3)向母液中通氨气后再加入细小食盐颗粒,冷却析出的副产品是___________,加入细小食盐颗粒的作用是___________。

(4)氯碱工业的原料饱和食盐水中含有一定量的铵根离子,在电解时会生成性质极不稳定的三氯化氮,容易引起爆炸。三氯化氮易水解,其水解的最初产物除生成氨气外,另一产物为___________(填化学式)。为除去饱和食盐水中的铵根离子,可在碱性条件下通入氯气,反应生成氮气。该反应的离子方程式为___________。

(5)侯氏制碱法制得的纯碱中含有碳酸氢钠杂质。现用沉淀法测定纯碱的纯度,取m1g样品,加水溶解,再加过量的CaCl2溶液,充分反应后,过滤、洗涤、干燥后称得沉淀的质量为m2g。则此样品中碳酸钠的纯度为:___________。

【答案】NH3 NH3+CO2+NaCl+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl NH4Cl 增大Cl-浓度,使NH4Cl更多析出 HClO 3Cl2+2+8OH-=N2+6Cl-+8H2O %

【解析】

合成氨厂生产原料气,会获得副产物CO2,将饱和食盐水中先通入NH3,后通入CO2,发生反应NH3+NaCl+H2O+CO2==NaHCO3↓+NH4Cl;过滤后,将所得沉淀在煅烧炉内加热,发生反应2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,生成的CO2再通入沉淀池,循环使用;母液中通氨气后再加入细小食盐颗粒,NH4Cl结晶析出,剩余溶液循环使用。制得的纯碱中含有碳酸氢钠杂质,溶于水后加入CaCl2溶液,通过测定沉淀的质量,可确定Na2CO3的质量及纯度。

(1)在NaCl溶液中,CO2的溶解度不大,若在碱性溶液中,CO2的溶解度会增大很多,所以向沉淀池中通入CO2和氨气,应先通入NH3。答案为:NH3;

(2)由上面分析知,沉淀池中发生反应的化学方程式为NH3+CO2+NaCl+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl。答案为:NH3+CO2+NaCl+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl;

(3)向母液中通氨气后再加入细小食盐颗粒,此时NH4Cl的生成量增多,溶解量减少,冷却析出的副产品是NH4Cl,加入细小食盐颗粒的作用是增大Cl-浓度,使NH4Cl更多析出。答案为:NH4Cl;增大Cl-浓度,使NH4Cl更多析出;

(4)在NCl3中,N显-3价,Cl显+1价;三氯化氮易水解,其水解的最初产物除生成氨气外,另一产物为HClO。为除去饱和食盐水中的铵根离子,可在碱性条件下通入氯气,反应生成氮气(N由-3价升高到0价),则Cl的价态应降低,即由0价降低为-1价,从而生成Cl-,该反应的离子方程式为3Cl2+2+8OH-=N2+6Cl-+8H2O。答案为:HClO;3Cl2+2+8OH-=N2+6Cl-+8H2O;

(5)由反应Na2CO3+CaCl2==CaCO3↓+2NaCl,可求出m(Na2CO3)== g,此样品中碳酸钠的纯度为:=%。答案为:%。

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