Question

3．某研究小组以粗盐和碳酸氢铵（NH₄HCO₃）为原料，采用以下流程制备纯碱和氯化铵．
已知盐的热分解温度：NH₄HCO₃ 36℃； NaHCO₃ 270℃； NH₄Cl 340℃； Na₂CO₃＞850℃

（1）粗盐中含有Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等杂质离子，使用的试剂有：①NaOH  ②BaCl₂③HCl ④Na₂CO₃，其加入的顺序合理的是B
A．①③④②B．①②④③C．③②④①D．①②③④
过滤中用到玻璃棒的作用是引流；
（2）如何判断粗盐中SO₄^2-是否已除尽？取少量除杂后的样品于试管中，滴加适量氯化钡溶液，若无白色沉淀产生，则含SO₄^2-已除尽；
（3）从NaCl溶液到沉淀1的过程中，需蒸发浓缩．在加入固体NH₄HCO₃之前进行蒸发浓缩优于在加入NH₄HCO₃之后，原因是可避免NH₄HCO₃的分解；
（4）写出沉淀1受热分解的化学方程式2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
（5）为提高NH₄Cl产品的产率和纯度，需在滤液中加入氨水，理由是抑制NH₄⁺水解；使NaHCO₃转化为Na₂CO₃；步骤X包括的操作有补充煮沸时损失的NH₃蒸发浓缩，冷却结晶，过滤；
（6）采用“甲醛法”测定工业产品中氯化铵的纯度（假定杂质不与甲醛反应），反应原理为：4NH₄Cl+6HCHO→（CH₂）₆N₄+4HCl+6H₂O 某技术人员称取1.5g该样品溶于水，加入足量的甲醛并加水配成100mL溶液．从中取出10mL，滴入酚酞再用0.1mol/L的NaOH溶液滴定，到滴定终点时消耗NaOH溶液25.00mL．则该样品中氯化铵的质量分数为89.2%．

Answer 1

分析 根据题中流程可知，粗盐水提纯后得氯化钠溶液，经蒸发浓缩后，温度控制在30℃～35℃，防止碳酸氢按分解，加入碳酸氢铵，生成沉淀1为碳酸氢钠，滤液1主要为氯化铵，氯化铵溶液中加入氨水，可抑制铵根离子的水解，经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤可得沉淀2为氯化铵固体，经洗涤、干燥得纯净的氯化铵，滤液2中含有少量的氯化铵和碳酸氢钠，
（1）粗盐中含有Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等杂质离子，使用的试剂有：①NaOH  ②BaCl₂③HCl ④Na₂CO₃，根据前面加入的物质是过量的，在后面加入的物质在除去溶液中原来的杂质外还要将前面加入的试剂杂质除去，据此判断；过滤中用到玻璃棒的作用是引流；
（2）样品中加入适量的氯化钡溶液可判断粗盐中SO₄^2-是否已除尽；
（3）蒸发浓缩时溶液要加热，而NH₄HCO₃在36℃开始分解，据此答题；
（4）碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、二氧化碳和水；
（5）氨水能抑制铵根离子的水解，同时能使NaHCO₃转化为Na₂CO₃，并补充煮沸时损失的NH₃，从氯化铵溶液得到氯化铵固体可以通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤的方法；
（6）由滴定用去的氢氧化钠的物质的量计算出盐酸的物质的量，根据方程式4NH₄Cl+6HCHO→（CH₂）₆N₄+4HCl+6H₂O，计算出氯化铵的质量，进而计算出样品中氯化铵的质量分数．

解答 解：（1）粗盐中含有Ca²⁺用Na₂CO₃除去，Mg²⁺用NaOH除去，SO₄^2-用BaCl₂除去，考虑到除SO₄^2-时，滴加过量的BaCl₂，引入的Ba²⁺也需要用Na₂CO₃溶液除去，故正确的操作顺序为先滴加过量NaOH溶液，再滴加过量BaCl₂溶液，然后滴加过量Na₂CO₃溶液，过滤后最后滤液里滴加稀盐酸酸化，选项B符合题意；过滤操作中使用玻璃棒起引流作用，
故答案为：B；引流；
（2）判断粗盐中SO₄^2-是否已除尽，实际检验SO₄^2-是否存在，可选择BaCl₂溶液来检验，具体操作是：取少量除杂后的样品于试管中，滴加适量氯化钡溶液，若无白色沉淀产生，则含SO₄^2-已除尽，
故答案为：取少量除杂后的样品于试管中，滴加适量氯化钡溶液，若无白色沉淀产生，则含SO₄^2-已除尽；
（3）NH₄HCO₃很不稳定受热易分解，在加NH₄HCO₃前加热浓缩NaCl溶液，可避免NH₄HCO₃的分解，
故答案为：可避免NH₄HCO₃的分解；
（4）沉淀1是NaHCO₃，其受热分解的方程式为：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，
故答案为：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
（5）NH₄Cl是强酸弱碱盐易水解，且水解生成的HCl有挥发性，NH₃•H₂O不稳定，易分解放出NH₃，故加热过程中添加氨水，可抑制水解，补充挥发的氨，有利于提高NH₄Cl的产率和纯度；步骤X的操作目的是从溶液里析出NH₄Cl晶体，因此需加热浓缩、冷却结晶并过滤，为提高NH₄Cl产品的产率和纯度，需在滤液中加入氨水，理由是：抑制NH₄⁺水解；使NaHCO₃转化为Na₂CO₃ ，步骤X包括的操作有：补充煮沸时损失的NH₃蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，
故答案为：抑制NH₄⁺水解；使NaHCO₃转化为Na₂CO₃；补充煮沸时损失的NH₃蒸发浓缩，冷却结晶，过滤；
（6）采用“甲醛法”测定工业产品中氯化铵的纯度其原理是
4NH₄Cl+6HCHO→（CH₂）₆N₄+4HCl+6H₂O，再用NaOH溶液滴定，根据原子守恒规律可得关系式：NH₄Cl-HCl-NaOH，可知滴定时消耗NaOH的物质的量就是原产品中NH₄Cl的物质的量，10mL溶液消耗NaOH的物质的量为0.1mol/L×0.025L=0.00025mol，则样品中NH₄Cl的物质的量为0.00025mol×10=0.025mol，质量为0.025mol×53.5g•mol^-1=1.3375g，该样品中氯化铵的质量分数=$\frac{1.3375g}{1.5g}$×100%=89.2%，
故答案为：89.2%．

点评 本题考查侯氏制碱法、溶解度、物质的分离提纯、物质含量测定等，题目难度中等，侧重考查学生对流程的分析和基础知识的灵活的应用．