Question

实验室可用NH₄HCO₃和NaCl为原料制备纯碱．请根据下表数据和实验步骤，回答下列问题：30℃时几种盐的溶解度/g

NaCI	NH4HCO3	NaHCO3	NH4CI	Na2SO4	（NH4）SO4	CaCI2	MgCI2	CaSO4
36.3	27.0	11.1	41.4	40.8	78	51.7	26.2	0.165

制备纯碱的步骤如下：
①配制50mL约25%的粗食盐水溶液（密度近似为1g/cm³）．
②精制食盐水（粗食盐中含有少量Ca²⁺、Mg²⁺、SO

2- 4

等杂质）用盐酸将滤液的pH值调至7．
③加热食盐水，将溶液温度控制在30℃～35℃．
④在不断搅拌下，分次将研细的NH₄HCO₃加入食盐水中，加完料后，继续保温、搅拌半小时．
⑤静置，趁热过滤，回收母液．晶体用蒸馏水洗涤两次．
⑥将晶体灼烧，得到纯碱．
（1）步骤①中，配制溶液的最后一步操作是

 

；
（2）步骤②中，SO₄^2-是否需要除去？

 

，理由是

 

．
（3）步骤④中所有操作的共同目的是

 

；
（4）步骤⑤中晶体的洗涤液中主要含有的杂质阳离子是

 

．

Answer 1

考点：纯碱工业（侯氏制碱法）

专题：实验题

分析：配制50mL约25%的粗食盐水溶液（密度近似为1g/cm³），计算出所需的粗盐的质量为m=12.5g，用托盘天平称量后放在小烧杯里，加水至溶液体积为50mL，搅拌使其完全溶解；加NaOH和Na₂CO₃除去Mg²⁺、Ca²⁺，调pH=7，此时溶液中仍有SO₄^2-；控温在30-35℃，加NH₄HCO₃后搅拌，使NaHCO₃充分析出后，母液中有SO₄^2--和NH₄⁺．据此分析．
（1）配制一定溶质质量分数的溶液，一般要经过计算、称量（或量取）、溶解（或稀释）、装瓶存放等步骤．
（2）可能存在的硫酸盐Na₂SO₄和（NH₄）SO₄的溶解度比NaHCO₃大；
（3）根据加入NH₄HCO₃的目的是生成NaHCO₃来分析；
（4）根据加入NH₄HCO₃会引入NH₄⁺来分析．

解答： 解：配制50mL约25%的粗食盐水溶液（密度近似为1g/cm³），计算出所需的粗盐的质量为m=12.5g，用托盘天平称量后放在小烧杯里，加水至溶液体积为50mL，搅拌使其完全溶解；加NaOH和Na₂CO₃除去Mg²⁺、Ca²⁺，调pH=7，此时溶液中仍有SO₄^2-；控温在30-35℃，加NH₄HCO₃后搅拌，使NaHCO₃充分析出后，母液中有SO₄^2--和NH₄⁺．
（1）配制50mL约25%的粗食盐水溶液（密度近似为1g/cm³），所需的粗盐的质量为m=50g×25%=12.5g，用托盘天平量取12.5g粗盐后，放入小烧杯里，加水至溶液体积为50mL，用玻璃棒搅拌使其完全溶解即可，故答案为：用玻璃棒搅拌；
（2）在步骤②中，加入NaOH和Na₂CO₃除去Mg²⁺、Ca²⁺，调pH=7，此时溶液中仍有SO₄^2-；但SO₄^2-不用除去，原因是可能存在的硫酸盐Na₂SO₄和（NH₄）SO₄的溶解度比NaHCO₃大，在NaHCO₃析出时，硫酸盐不会析出，且SO₄^2-含量少，过滤后会留在母液中，
故答案为：不需要；除去Ca²⁺、Mg²⁺后，在溶液所控制的温度下，可能存在的硫酸盐的溶解度比NaHCO₃大，且SO₄^2-含量少，过滤后会留在母液中；
（3）加入NH₄HCO₃的目的是生成NaHCO₃，故步骤④中所有操作的共同目的是使生成NaHCO₃的反应充分进行，故答案为：使生成NaHCO₃的反应充分进行；
（4）在步骤②中，SO₄^2--未除去，在步骤④中加入NH₄HCO₃会引入NH₄⁺，故步骤⑤中晶体的洗涤液中含杂质离子为SO₄^2-和NH₄⁺，其中阳离子为NH₄⁺，故答案为：NH₄⁺．

点评：本题考查了粗盐的提纯和侯氏制碱法的变形应用，应注意的是由于题目所给信息中硫酸盐的溶解度比NaHCO₃大，且SO₄^2-含量少，过滤后会留在母液中，故SO₄^2-不用除去．