Question

14．纯碱（Na₂CO₃）在生产生活中具有广泛的用途．如图1是实验室模拟制碱原理制取Na₂CO₃的流程图．
完成下列填空：
已知：粗盐中含有Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等杂质离子．
（1）精制除杂的步骤顺序是a→c→d→e→b （填字母编号）．
a．粗盐溶解 b．加入盐酸调pH c．加入Ba（OH）₂溶液
d．加入Na₂CO₃溶液 e．过滤
（2）向饱和食盐水中先通入NH₃，后通入CO₂，理由是NH₃易溶于水，有利于吸收更多的CO₂，增大HCO₃^-的浓度．在滤液a中通入NH₃和加入精盐的目的是NH₃溶于水能将HCO₃^-转化为CO₃^2-，并增大加入NH₄⁺浓度；加入精盐增大Cl^-浓度，有利于NH₄Cl结晶析出．
（3）请在图1流程图中添加两条物料循环的路线．
（4）图2装置中常用于实验室制备CO₂的是b（填字母编号）；用c装置制备NH₃，烧瓶内可加入的试剂是浓氨水（填试剂名称）．

（5）一种天然碱晶体成分是aNa₂CO₃•bNa₂SO₄•cH₂O，利用下列提供的试剂，设计测定Na₂CO₃质量分数的实验方案．请把实验方案补充完整：
供选择的试剂：稀H₂SO₄、BaCl₂溶液、稀氨水、碱石灰、Ba（OH）₂溶液
①称取m₁g一定量天然碱晶体样品，溶于适量蒸馏水中．
②加入足量稀硫酸并微热、产生的气体通过足量Ba（OH）₂溶液．
③过滤、洗涤、干燥、称量、恒重沉淀．
④计算天然碱晶体中含Na₂CO₃的质量分数．

Answer 1

分析 （1）据根据SO₄^2-、Ca ²⁺、Mg²⁺等易转化为沉淀而被除去，以及根据不能产生新杂质的要求排序，前面加入的过量溶液应用后加入的溶液除去，最后加入适量的溶液；
（2）NH₃易溶于水，有利于吸收溶解度不大的CO₂；根据溶解平衡，增加反应物的浓度有利于晶体析出；
（3）侯氏制碱法主要操作是在氨化饱和的NaCl溶液里通CO₂，因此后续操作中得到的CO₂和NaCl可循环利用；
（4）实验室制取二氧化碳的反应原理和条件；根据在浓氨水中加碱或生石灰，因为氨水中存在下列平衡：NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-加入碱或生石灰产生氢氧根离子平衡左移，同时放出大量的热促进氨水的挥发，制得氨气；
（5）根据实验的原理：先称取一定量的天然碱晶体并溶解得到水溶液，将碳酸根全部转换成二氧化碳，利用二氧化碳和澄清石灰水产生沉淀，通过沉淀的质量求出二氧化碳的物质的量、Na₂CO₃的物质的量和质量，最终求出Na₂CO₃的质量分数．

解答 解：（1）SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺等分别与Ba（OH）₂溶液、Na₂CO₃溶液、Ba（OH）₂溶液反应生成沉淀，可再通过过滤除去，Na₂CO₃溶液能除去过量的Ba（OH）₂溶液，盐酸能除去过量的Na₂CO₃溶液和NaOH溶液，所以应先加Ba（OH）₂溶液再加Na₂CO₃溶液，过滤，最后加入盐酸，故答案为：a；c；d；e；b；
（2）NH₃易溶于水，有利于吸收溶解度不大的CO₂，所以向饱和食盐水中先通入NH₃，后通人CO₂；通入NH₃可通过与HCO₃^-的反应，增加NH₄⁺深度，并利用精盐增大Cl^-浓度，根据溶解平衡的移动，有利于NH₄Cl结晶析出，
故答案为：NH₃易溶于水，有利于吸收溶解度不大的CO₂；NH₃溶于水能将HCO₃^-转化为CO₃^2-，并增大加入NH₄⁺浓度；加入精盐增大Cl^-浓度，有利于NH₄Cl结晶析出；
（3）煅烧炉里生成的CO₂可循环利用，滤液a析出晶体氯化铵后得到的NaCl溶液可循环利用，则，故答案为：；
（4）实验室制取二氧化碳常选用石灰石和稀盐酸或大理石和稀盐酸反应制取，采用固体+液体$\stackrel{不加热}{→}$气体；浓氨水中加碱或生石灰，因为氨水中存在下列平衡：NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-，加入碱平衡左移，同时放出大量的热促进氨水的挥发，制得氨气，故答案为：b；浓氨水；
（5）实验的原理：先称取样品质量并溶解，将碳酸根全部转换成二氧化碳，利用二氧化碳和澄清石灰水产生沉淀，通过沉淀的质量求出二氧化碳的物质的量、Na₂CO₃的物质的量和质量，最终求出Na₂CO₃的质量分数，所以将天然碱晶体样品，溶于适量蒸馏水中，加入足量稀硫酸并微热，产生的气体通过足量的澄清石灰水，然后过滤、洗涤、干燥、称量沉淀即可，
故答案为：①称取一定质量的天然碱晶体；②加入足量稀硫酸并微热、产生的气体通过足量Ba（OH）₂溶液　③过滤、洗涤、干燥、称量、恒重沉淀．

点评 本题以制碱原理制取Na₂CO₃，涉及到物质的除杂和提纯，常见的实验操作，物质的制备等，难度中等，培养了学生运用知识的能力．