Question

Ⅰ.现代工业常以氯化钠为原料制备纯碱，部分工艺流程如下：
 k+s-5#
已知NaHCO₃在低温下溶解度较小。反应Ⅰ为：NaCl+CO₂+NH₃+H₂ONaHCO₃↓+NH₄Cl，处理母液的两种方法如下：
（1）向母液中加入石灰乳，可将其中________循环利用。
（2）向母液中通入NH₃，加入细小的食盐颗粒并降温，可得到NH₄Cl晶体。试写出通入NH₃后，溶解度较小的酸式碳酸盐转变为溶解度较大的碳酸盐的离子方程式 _____________________________。
Ⅱ.某化学小组模拟“侯氏制碱法”，以NaCl、NH₃、CO₂和水等为原料以及下图所示装置制取NaHCO₃，然后再将NaHCO₃制成Na₂CO₃。

（1）装置丙中冷水的作用是                      ；
（2）由装置丙中产生的NaHCO₃制取Na₂CO₃时，需要进行的实验操作有_______、洗涤、灼烧。NaHCO₃转化为Na₂CO₃的化学方程式为             ；
（3）若在（2）中灼烧的时间较短，NaHCO₃将分解不完全，该小组对一份加热了t₁ min的NaHCO₃  样品的组成进行了以下探究。取加热了t₁ min的NaHCO₃样品29.6 g完全溶于水制成溶液，然后向此溶液中缓慢地滴加稀盐酸，并不断搅拌。随着盐酸的加入，溶液中有关离子的物质的量的变化如图所示。则曲线a对应的溶液中的离子是___________（填离子符号下同）；曲线c对应的溶液中的离子是___________；该样品中NaHCO₃和Na₂CO₃的物质的量之比是           ；

（4）若取21.0 g NaHCO₃固体，加热了t₂ rnin后，剩余固体的质量为l4.8 g。如果把此剩余固体全部加入到200 mL 2 mol?L^—1的盐酸中，则充分反应后溶液中H⁺ 的物质的量浓度为____________（设溶液体积变化忽略不计）

Answer 1

Ⅰ（1）NH₃ （2分）
（2）HCO₃^–+NH₃=NH₄⁺+CO₃^2–（2分）
 Ⅱ.
（1）冷却，使碳酸氢钠晶体析出（1分）
（2）过滤（1分）    2NaHCO₃Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑（2分）
（3）Na⁺  （1分）   HCO₃^-  （1分）      1:2 （2分）
（4）0.75 mol/L （2分）

解析试题分析：Ⅰ（1）加入石灰乳后，Ca(OH)₂与NH₄Cl反应生成NH₃，所以NH₃可循环使用。
（2）溶解度较小的酸式碳酸盐转变为溶解度较大的碳酸盐，NaHCO₃中的CO₃²?与NH₃反应生成NH₄⁺、CO₃²?，可得离子方程式。
Ⅱ（1）降温时NaHCO₃的溶解度减小，所以装置丙中冷水的作用是装置丙中冷水的作用是：冷却，使碳酸氢钠晶体析出。
（2）通过过滤的到NaHCO₃固体；NaHCO₃加入分解得到Na₂CO₃、CO₂、H₂O，可写成化学方程式。
（3）随着盐酸的加入，发生反应 CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-；  HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O；溶液中有关离子的物质的量的变化为碳酸根离子减小，碳酸氢根离子浓度增大，当碳酸根离子全部转化为碳酸氢根离子，再滴入盐酸和碳酸氢根离子反应生成二氧化碳，碳酸氢根离子减小，所以c曲线表示的是碳酸氢根离子浓度变化；Na⁺浓度不变，所以a曲线表示Na⁺的浓度变化；碳酸根离子浓度0.2mol/L；碳酸氢根离子浓度为0.1mol/L；样品中NaHCO₃和Na₂CO₃的物质的量之比是1：2。
（4）NaHCO₃加热分解生成Na₂CO₃，由化学方程式可知，与盐酸反应消耗的HCl的量相同，所以反应后H⁺浓度为c(H⁺)=(0.2L×2mol?L?¹-21g÷84g/mol)÷0.2L= 0.75 mol?L?¹。
考点：本题考查工业制纯碱的原理分析，生产过程中的物质变化，混合物成分的分析判断和计算应用，实验过程分析，除杂操作，尾气吸收，图象定量分析判断。