Question

6．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：

已知NaHCO₃在低温下溶解度较小．
（1）反应Ⅰ的化学方程式为NaCl+CO₂+NH₃+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl．
（2）处理母液的两种方法：
（1）向母液中加入石灰乳，反应的化学方程式为2NH₄Cl+Ca（OH）₂=CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，目的是使NH₃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．
Ⅱ．某化学小组模拟“侯氏制碱法”，以NaCl、NH₃、CO₂和水等为原料以及如图所示装置制取NaHCO₃，然后再将NaHCO₃制成Na₂CO₃．

（3）装置丙中冷水的作用是冷却，使碳酸氢钠晶体析出；由装置丙中产生的NaHCO₃制取Na₂CO₃时，需要进行的实验操作有过滤、洗涤、灼烧．
若灼烧的时间较短，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．
取加热了t₁min的NaHCO₃样品29.6g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．

（4）曲线c对应的溶液中的离子是HCO₃^-（填离子符号）；该样品中NaHCO₃和Na₂CO₃的物质的量分别是0.1mol、0.2mol．．

Answer 1

分析 （1）根据制纯碱的原理可知反应Ⅰ的化学方程式；
（2）①根据流程可知，母液中含有氯化铵，加入石灰乳后可以生成氨气，；
②根据氨水电离成铵根和氢氧根离子，增大铵根的浓度有利于氯化铵的析出来分析，溶液碱性增强，使碳酸氢钠转换为溶解度较大的碳酸钠，加入细小的食盐颗粒，增大氯离子的浓度，可得到NH₄Cl晶体；
（3）温度越低，NaHCO₃的溶解度越小，降低NaHCO₃的溶解度，使之更易析出，然后过滤、洗涤、灼烧；
（4）混合物是碳酸钠和碳酸氢钠，滴入盐酸发生反应CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-；HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O；依据图象分析碳酸根离子减小，碳酸氢根离子增多．

解答 解：（1）根据制纯碱的原理可知反应Ⅰ的化学方程式为：NaCl+CO₂+NH₃+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl，故答案为：NaCl+CO₂+NH₃+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（2）①根据流程可知，母液中含有氯化铵，加入石灰乳后可以生成氨气，方程式为2NH₄Cl+Ca（OH）₂=CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，
故答案为：2NH₄Cl+Ca（OH）₂=CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；NH₃；
②根据氨水电离成铵根和氢氧根离子，增大铵根的浓度有利于氯化铵的析出来分析，溶液碱性增强，使碳酸氢钠转换为溶解度较大的碳酸钠，加入细小的食盐颗粒，增大氯离子的浓度，可得到NH₄Cl晶体，故答案为：通入NH₃，加入细小的食盐颗粒；
（3）NaHCO₃的溶解度随着温度的降低而减小，故用冷水可以使溶液冷却，降低NaHCO₃的溶解度，使之更易析出，然后过滤、洗涤、灼烧，
故答案为：冷却，使NaHCO₃晶体析出；过滤；
（4）若在（3）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样品的组成进行了研究．取加热了t₁min的NaHCO₃样品29.6g 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，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，在此过程中，Na⁺不参与反应，物质的量一直不变，故a曲线表示的是Na⁺浓度的变化；所以c曲线表示的是碳酸氢根离子物质的量变化；碳酸根离子物质的量0.2mol；碳酸氢根离子物质的量为0.1mol，故答案为：HCO₃^-；0.1；0.2．

点评 本题考查了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，题目难度中等．