Question

6．“侯氏制碱法”以氯化钠为原料制备纯碱，部分工艺流程如图1：

已知NaHCO₃在低温下溶解度较小．反应Ⅰ为：NaCl+CO₂+NH₃+H₂O$\frac{\underline{\;低温\;}}{\;}$NaHCO₃↓+NH₄Cl，NH₄Cl和浓碱液反应可产生NH₃：
（1）上述工艺流程中可以循环利用的物质是CO₂、NH₃．
（2）反应Ⅱ的化学方程式为2NaHCO₃$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Na₂CO₃+C0₂↑+H₂O．
（3）若在Ⅱ中灼烧的时间较短，NaHCO₃将分解不完全，该小组对一份加热了t₁min的NaHCO₃样品的组成进行了以下探究．如图2所示，取加热了t₁min的NaHCO₃样品加在大试管的底部，另取等质量NaHCO₃粉末加在小试管底部．预热后在大试管底部加热．开始加热一段时间后，若试管A（填“A”或“B”）中会出现浑浊现象，说明Ⅱ中灼烧的分解不完全；若开始时两试管中加入的固体质量相等，充分加热后，B试管中产生的沉淀的质量是A中的2倍（假设澄清石灰水足量），则反应Ⅱ中NaHCO₃的分解率为61.4%．（分解率=已分解的质量/原物质的总质量）

Answer 1

分析 侯氏制碱法的原理是在氨化饱和的氯化钠溶液里通入过量的CO₂，因碳酸氢钠的溶解度比碳酸钠小，会有碳酸氢钠析出，过滤后将碳酸氢钠加热分解，可得到纯碱碳酸钠，同时生成的CO₂可循环利用，据此分析作答；
（1）制备碳酸氢钠里需要的原料是氯化钠饱和溶液、NH₃和CO₂，后续操作过程中碳酸氢钠分解生成CO₂，NH₄Cl和浓碱液反应可产生NH₃，都可以循环利用；
（2）碳酸氢钠分解生成碳酸钠、水和二氧化碳；
（3）如果碳酸氢钠加热分解不完全，继续加热会有二氧化碳生成，石灰水会变浑浊；若开始时两试管中加入的固体质量相等，充分加热后，B试管中产生的沉淀的质量是A中的2倍（假设澄清石灰水足量），可假设B中生成的CO₂是2mol，则A中生成的CO₂是1mol，可结合化学方程式进行计算原碳酸氢钠的分解率．

解答 解：（1）碳酸氢钠分解生成的二氧化碳及NH₄Cl和浓碱液反应可产生NH₃可以循环利用，故答案为：CO₂、NH₃；
（2）碳酸氢钠受热分解的化学方程式为2NaHCO₃$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Na₂CO₃+C0₂↑+H₂O，故答案为：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Na₂CO₃+C0₂↑+H₂O；
（3）若A中出现浑浊，说明A中固体仍能受热分解生成二氧化碳，可说明Ⅱ中灼烧的分解不完全；假设B中生成CO₂为2mol，则根据2NaHCO₃$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Na₂CO₃+C0₂↑+H₂O，可知B中NaHCO₃的物质的量为4mol，质量为4mol×84/mol=336g，则A中固体质量也为336g，继续加热分解可得1molCO₂，可知A中含有未分解的碳酸氢钠的物质的量为2mol，质量为2mol×84/mol=168g，A中碳酸钠的质量为336g-168g=168g，设反应Ⅱ中已经分解的碳酸氢钠质量为mg，
2NaHCO₃$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Na₂CO₃+C0₂↑+H₂O
168g         106g
mg           168g
$\frac{168g}{mg}=\frac{106g}{168g}$，解得m=266.3g，则碳酸氢钠的分解率为$\frac{266.3g}{266.3g+168g}×100%$=61.4%，
故答案为：A；61.4%．

点评 本题以侯氏制碱法为载体，探究碳酸氢钠的分解百分率以及常见气体的检验，基础考查，难度不大，但对学生分析问题解决问题的能力要求较高，建议重视双基复习．