题目内容

2．用芒硝（Na2SO4•10H2O）制备纯碱、铵明矾[NH4Al（SO4）2•12H2O]的生产工艺流程图如下所示：

（1）溶液C中的溶质主要是NH4HCO3．
（2）铵明矾的溶液呈酸性，向铵明矾稀溶液中加入足量稀NaOH溶液，其离子反应方程式为NH4++Al3++5OH-?AlO2-+NH3．H2O+2H2O．
（3）过程Ⅰ反应温度不能超过40℃，主要原因是NH4HCO3易受热分解．
（4）滤液E中溶质离子为NH4+、SO42-．
（5）如用2.0t含2.0%杂质（不参与反应）的芒硝，按此过程制备纯碱，过程中原料损失率为3.0%，则最多能制得1.42t纯碱．

分析 碳酸氢铵溶液中加入硫酸钠，过滤得到滤渣与溶液A，而滤渣焙烧得到碳酸钠与二氧化碳，可知滤渣为NaHCO3，过程I利用溶解度不同发生复分解反应：2NH4HCO3+Na2SO4=2NaHCO3↓+（NH4）2SO4 ，滤液A中含有（NH4）2SO4 及溶解的NH4HCO3，加入硫酸，调节pH使NH4HCO3转化二氧化碳与（NH4）2SO4 ，得到溶液B为（NH4）2SO4 溶液，再加入硫酸铝得铵明矾，D中主要为剩余的NH4HSO4、Al2（SO4）3，用氨水调节pH得到氢氧化铝沉淀与硫酸铵，硫酸铵循环利用，二氧化碳应氨水稀释得到碳酸氢铵循环利用．
（1）溶液C中的溶质主要是碳酸氢铵；
（2）铵明矾溶液中铝离子水解，溶液呈酸性；向溶液中加入氢氧化钠溶液，首先与溶液中铝离子反应生成氢氧化铝沉淀，再与氨气根离子反应生成氨气，再加入过量的NaOH溶液溶解氢氧化铝；
（2）过程I利用溶解度不同发生复分解反应；
（3）碳酸氢铵不稳定，受热易分解；
（4）滤液E中主要含有硫酸铵；
（5）根据钠离子守恒计算．

解答 解：碳酸氢铵溶液中加入硫酸钠，过滤得到滤渣与溶液A，而滤渣焙烧得到碳酸钠与二氧化碳，可知滤渣为NaHCO3，过程I利用溶解度不同发生复分解反应：2NH4HCO3+Na2SO4=2NaHCO3↓+（NH4）2SO4 ，滤液A中含有（NH4）2SO4 及溶解的NH4HCO3，加入硫酸，调节pH使NH4HCO3转化二氧化碳与（NH4）2SO4 ，得到溶液B为（NH4）2SO4 溶液，再加入硫酸铝得铵明矾，D中主要为剩余的NH4HSO4、Al2（SO4）3，用氨水调节pH得到氢氧化铝沉淀与硫酸铵，硫酸铵循环利用，二氧化碳应氨水稀释得到碳酸氢铵循环利用．
（1）溶液C中的溶质主要是NH4HCO3，故答案为：NH4HCO3；
（2）铵明矾溶液中铝离子水解：Al3++3H2O?Al（OH）3+3H+，破坏水的电离平衡，溶液呈酸性；
向溶液中加入氢氧化钠溶液，首先与溶液中铝离子反应生成氢氧化铝沉淀，再与氨气根离子反应生成氨气，再加入过量的NaOH溶液溶解氢氧化铝，反应离子方程式为：NH4++Al3++5OH-?AlO2-+NH3．H2O+2H2O，
故答案为：酸；NH4++Al3++5OH-?AlO2-+NH3．H2O+2H2O；
（3）NH4HCO3易受热分解，故反应应控制温度，
故答案为：NH4HCO3易受热分解；
（4）E为（NH4）2SO4，溶液E中的溶质离子为：NH4+、SO42-，
故答案为：NH4+、SO42-；
（5）设生成纯碱为x吨，根据钠离子守恒：
xt×$\frac{46}{106}$=2.0t×（1-2.0%）×（1-3.0%）×$\frac{46}{142}$，
解得x=1.42
故答案为：1.42．

点评 本题考查制备实验方案设计、化学计算等，明确工艺流程原理是解题关键，综合考查学生分析解决问题的能力，难度中等．

练习册系列答案
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15．下列仪器对应的名称正确的是（　　）
A．
容量瓶		B．
萃取瓶		C．
锥形瓶		D．
酸式滴定管
16．在一定温度下，向1L密闭容器中加入1mol HI（g），发生反应2HI（g）?H2（g）+I2（g），2s时生成0.1mol H2，则以HI表示该时段的化学反应速率是（　　）
A．0.05 mol•Lˉ1•sˉ1B．0.1 mol•Lˉ1•sˉ1
C．0.2 mol•Lˉ1•sˉ1D．0.8 mol•Lˉ1•sˉ1
13．短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，含W的物质的焰色反应为黄色，X、W同主族，可形成离子化合物WX、Y、Z两种元素形成的化合物是光化学污染的魁首．下列说法正确的是（　　）
A．原子半径：W＞Z＞Y＞X
B．X、Y和Z三种元素形成的化合物中一定含有离子键和共价键
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20．有A、B、C、D、E、F六种短周期主族元素，它们的原子序数依次增大，其中A元素原子核外电子仅有一种原子轨道，也是宇宙中最丰富的元素；B元素原子核外P电子数比s电子数少1；C元素原子的最外层电子排布可表示为asaap2a，D为金属元素且M层P能级上有一个未成对的电子；E元素的原子核外所有p轨道半充满或全满；F元素原子的价电子排布式为3s23p5．
（1）写出A、C、F元素的元素符号：AH、CO、FCl．
（2）写出基态D原子的电子排布式1s22s22p63s23p1．写出基态E原子的核外电子排布图．
（3）D元素原子核外电子云有4种不同的伸展方向，共有13种不同运动状态的电子，5种不同能级的电子．
7．某一兴趣小组准备在实验室中制H2，装置如图所示．可是在实验室中发现酸液体积不足液面无法浸没锌粒，而又无其他酸液可加入，为达到实验目的，则可以从长颈漏斗中加入下列试剂中的①NaN03溶液②酒精③四氯化碳 ④汽油⑤Na2C03溶液⑥KCl溶液（　　）
A．①②③B．②④⑤C．②③④⑥D．②③⑥
14．将pH试纸用蒸馏水湿润后，去测定某盐酸的pH，测得的pH将比实际（　　）
A．偏高B．偏低
C．不变D．三种情况均有可能
11．工业上制备氯化铜时，是将浓盐酸用蒸气加热至80℃左右，慢慢加入粗制氧化铜粉末（含杂质氧化亚铁），充分搅拌，使之溶解，反应如下：
CuO+2HCl═CuCl2+H2O     FeO+2HCl═FeCl2+H2O
已知：pH≥9.6时，Fe2+以Fe（OH）2形式完全沉淀；pH≥6.4时，Cu2+以Cu（OH）2的形式完全沉淀；pH在3～4时，Fe3+以Fe（OH）3的形式完全沉淀．除去溶液中的Fe2+，可以采用的方法是（　　）
A．直接加碱，调整溶液pH≥9.6
B．加足量的铜粉，将Fe2+还原出来
C．加足量的锌粉，将Fe2+还原出来
D．先将Fe2+氧化成Fe3+，再调整pH在3～4
12．如图中，A是氯气的发生装置，B、C是净化气体的装置，D中装铁丝网；反应后E的底部有棕色固体聚集；F是吸收多余气体的装置．

（1）上述装置中有一处错误，请指出是B处（用字母表示）．
（2）通过B是为了除去氯化氢，在B中应加入饱和食盐水；通过C是为了除去水蒸气．
（3）写出D中发生反应的化学方程式2Fe+3Cl2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2FeCl3．
（4）如果A中产生氯气3.36L（标准状况），请计算：
①写出A中发生反应的化学方程式，并用双线桥标出A中的电子得失情况．
②消耗MnO2的物质的量0.15mol．
③被氧化的HCl的物质的量0.3mol．

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