题目内容

19．我国化工专家侯德榜（1890-1974）的“侯氏制碱法”为世界制碱工业做出了突出贡献．某化学兴趣小组模拟“侯氏制碱法”制纯碱并进行后续实验．
Ⅰ．制备纯碱：先以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．

（1）丙装置中反应的化学方程式为NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl．
（2）装置乙的作用是除去CO2中的HCl气体．为防止污染空气，尾气中含有的氨气（或NH3）需要进行吸收处理．
（3）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．
Ⅱ工业制法获得的纯碱中常含有NaCl杂质，用下述方法可以测定样品中的NaCl的质量分数．
样品mg$\frac{H_{2}O}{溶解}$溶液$\frac{过量氯化钡溶液}{过滤}$沉淀$→_{洗涤}^{水}$$\frac{低温烘干、冷却、称量}{\;}$固体ng
如何检验氯化钡溶液已过量静置，向上层清液中继续滴加BaCl2溶液，若无白色沉淀生成，则证明BaCl2已过量；
检验沉淀是否洗涤干净所用到的试剂是AgNO3溶液；样品中NaCl的质量分数的数学表达式为（1-$\frac{106n}{197m}$）×100%．

分析 Ⅰ．装置甲是制备二氧化碳，气体中含有氯化氢气体对后续实验产生干扰，需要除去；装置乙除去CO2中的HCl气体，装置丙中是氨化的饱和食盐水中通入二氧化碳生成碳酸氢钠晶体，通过过滤得到晶体洗涤灼烧得到碳酸钠，NaHCO3转化为Na2CO3的方法是固体加热分解，尾气中含有氨气，不能排到空气中，需要吸收．
（1）氨化的饱和食盐水中通入二氧化碳，发生复分解反应，析出碳酸氢钠晶体；
（2）盐酸易挥发，制取的二氧化碳中含有氯化氢，氯化氢能和碳酸氢钠反应，需除去，氨气为大气污染物，需进行尾气吸收；
（3）碳酸氢钠为沉淀，需过滤洗涤、碳酸氢钠不稳定，在加热条件下能分解生成碳酸钠、水和二氧化碳．
Ⅱ．钡离子除去硫酸根离子，钡离子过量，再加氯化钡不会生成沉淀；碳酸钡晶体上附有氯离子，用硝酸银溶液检验洗液即可，生成ng固体为BaCO3，根据碳守恒计算碳酸钠的质量，样品mg为碳酸钠和氯化钠，样品中NaCl的质量分数=$\frac{氯化钠的质量}{样品总质量}$×100%．

解答 解：Ⅰ．（1）氨气、二氧化碳、水和氯化钠发生反应生成碳酸氢钠和氯化铵，反应方程式为NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl，
故答案为：NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl；
（2）利用盐酸制取二氧化碳时二氧化碳中常会含有氯化氢气体，碳酸氢钠能与盐酸反应，所以通过装置乙饱和碳酸氢钠的溶液是为了除掉二氧化碳中的氯化氢气体，尾气为氨气、二氧化碳，氨气为有刺激性气味的气体，为大气污染物，为防止污染空气，尾气中含有的氨气（或NH3）需要进行吸收处理，可用硫酸吸收，
故答案为：除去CO2中的HCl气体； 氨气（或NH3）；
（3）氨气、二氧化碳、水和氯化钠发生反应生成碳酸氢钠沉淀和氯化铵，通过过滤分离出碳酸氢钠，并进行洗涤，碳酸氢钠受热发生的反应为：2NaHCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2CO3+CO2↑+H2O，所以灼烧得到碳酸钠，
故答案为：洗涤；灼烧；
Ⅱ．氯化钡与硫酸钠能反应生成硫酸钡沉淀，则操作为：取少量上层清液于试管中，加入硫酸钠溶液，若变浑浊，说明溶液中含有钡离子，则氯化钡溶液已过量，反之则不是过量的，
故答案为：取少量上层清液于试管中，加入硫酸钠，如果变浑浊则说明氯化钡是过量的，反之则不是过量的；
BaCl2已过量，则再加氯化钡不会生成沉淀，则实验方法为静置，向上层清液中继续滴加BaCl2溶液，若无白色沉淀生成，则证明BaCl2已过量，碳酸钡晶体上吸附有氯离子，所以要进行洗涤，向洗涤液中滴加硝酸银溶液，如果不产生白色沉淀就说明洗涤干净，否则洗涤不干净，生成ng固体为BaCO3，物质的量为：$\frac{ng}{197g/mol}$，故碳酸钠的质量为：$\frac{ng}{197g/mol}$，故氯化钠的质量为（m-$\frac{106n}{197}$），故质量分数为（$\frac{m-\frac{106n}{197}}{m}$）=（1-$\frac{106n}{197m}$）×100%，
故答案为：静置，向上层清液中继续滴加BaCl2溶液，若无白色沉淀生成，则证明BaCl2已过量；AgNO3溶液；（1-$\frac{106n}{197m}$）×100%．

点评 本题是一道有关工业制纯碱知识的一道综合实验题目，考查学生分析和解决问题的能力，掌握制碱原理是解题的关键，题目难度中等．

练习册系列答案
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9．某同学设计了如下实验装置图．（夹持装置和加热装置略，气密性已检验）：
（1）装置A中盛有Na2SO3固体的仪器名称是圆底烧瓶，该装置发生反应的化学方程式为：Na2SO3（固体）+H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2SO4+SO2↑+H2O，该过程体现了浓硫酸的酸性．
（2）反应开始后，A中Na2SO3固体表面有气泡产生；B中有白色沉淀生成．
甲同学认为该沉淀是BaSO3，认为BaCl2能够吸收SO2，
乙同学认为BaCl2不能吸收SO2，该实验中能出现沉淀是因为该装置中有空气的干扰，并且他向上述实验生成的沉淀中加入稀盐酸，发现沉淀并没有溶解，所以乙认为该沉淀不是BaSO3，而应该是硫酸钡，生成该沉淀的化学方程式有2SO2+O2+2H2O=2H2SO4、H2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl．
（3）如果将生成的SO2气体通入到硝酸钡溶液中，生成沉淀的离子方程式为：3SO2+2NO3-+2H2O+3Ba2+=3BaSO4↓+2NO↑+4H+．
如果将亚硫酸钠固体加入到硝酸钡溶液中，生成沉淀的化学方程式为：Na2SO3+Ba（NO3）2=2NaNO3+BaSO3↓．
（4）若把分液漏斗中的浓H2SO4换成浓HNO3，对该实验是否有影响是（填“是”或“否”），理由是浓硝酸具有强氧化性，会将亚硫酸钠氧化为硫酸钠，得不到SO2气体．
（5）工业上用CuFeS2（ 黄铜矿）冶炼金属铜，副产物中也有SO2，该过程发生反应的化学方程式为：
8CuFeS2+21O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$8Cu+4FeO+2Fe2O3+16SO3
CuFeS2中Cu的化合价为+2，Fe的化合价为+2，该过程中被还原的元素是Cu、O（填元素符号．当生成4mol铜时，此反应转移的电子数目是50NA．
10．高锰酸钾可用于生活消毒，是中学化学常见的氧化剂．工业上，用软锰矿制高锰酸钾的流程如下：

请回答下列问题：
（1）该生产中需要纯净的CO2气体．写出实验室制取CO2的化学方程式CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑．
（2）KMnO4稀溶液是一种常用的消毒剂．其消毒原理与下列物质相同的是bd（填字母）．
a．75%酒精    b．双氧水    c．苯酚    d． 84消毒液（NaClO溶液）
（3）写出二氧化锰和氢氧化钾熔融物中通入空气时发生的主要化学反应的方程式：2MnO2+4KOH+O2 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2K2MnO4+2H2O．
（4）上述流程中可以循环使用的物质有KOH、MnO2（写化学式）．
（5）测定高锰酸钾样品纯度采用硫酸锰滴定：向高锰酸钾溶液中滴加硫酸锰溶液，产生黑色沉淀．当溶液由紫红色刚好褪色且半分钟不恢复，表明达到滴定终点．写出该反应的离子方程式：2MnO4-+3Mn2++2H2O═5MnO2↓+4H+．
（6）已知：常温下，Ksp[Mn（OH）2]=2.4×10-13．工业上，调节pH可以沉淀废水中Mn2+，当pH=10时，溶液中c（Mn2+）=2.4×10-5mol/L．
（7）操作Ⅰ的名称是过滤；操作Ⅱ根据KMnO4和K2CO3两物质在溶解性上的差异，采用浓缩结晶（填操作步骤）、趁热过滤得到KMnO4粗晶体．
7．无水AlCl3是一种重要的有机合成催化剂，该物质在183℃时升华，遇潮湿空气即产生大量白雾．某中学化学兴趣小组拟利用中学常见仪器设计实验制备无水AlCl3，实验装置如图所示．

（1）制备实验开始时，先检查装置的气密性，接下来的操作顺序依次是acbd．
a．加入MnO2粉末     b．点燃A中酒精灯     c．加入浓盐酸   d．点燃D处酒精灯
（2）写出A装置中发生反应的化学方程式：MnO2+4HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O，反应中盐酸表现的性质有还原性、酸性．
（3）装置B的作用是除去氯气中的氯化氢气体，装置C中盛放的试剂是浓硫酸
（4）装置F的作用是干燥，防止水蒸气进入E中引起氯化铝水解，写出G中的离子反应方程式Cl2+2OH-═Cl-+ClO-+H2O
甲同学认为F和G可以用一种仪器替代，且加入一种药品即可达到相同效果．这种药品可以是碱石灰
（5）E中得到少量白色粉末，打开软木塞后可明显观察到锥形瓶中有白雾生成，用化学方程式表示其原因AlCl3+3H2O=Al（OH）3↓+3HCl↑．
14．某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg（CO3）2、Al2O3和Fe2O3等，回收其中镁的工艺流程如下：

部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如下表，请回答下列问题：
沉淀物Fe3+Al3+Mg2+
pH3.25.212.4
（1）“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有升高温度、搅拌、多次浸取等（要求写出两条）．
（2）滤渣I的主要成分有Fe（OH）3、Al（OH）3．
（3）从滤液Ⅱ中可回收利用的主要物质有Na2SO4．
（4）若将MgCl2溶液加热蒸干得到的固体是Mg（OH）2，若要得到MgCl2应采取的操作是在HCl的气流中将MgCl2溶液加热蒸干．
（5）用稀硫酸酸浸时形成滤渣的离子方程式有MgSiO3+2H+=H2SiO3+Mg2+、CaMg（CO3）2+SO42-+4H+=CaSO4+Mg2++2CO2↑+2H2O．
4．配平下列化学方程式或离子方程式．
（1）□KI+□KIO3+□H2SO4═□I2+□K2SO4+□H2O
（2）□MnO4-+□H++□Cl-═□Mn2++□Cl2↑+□H2O
（3）□P4+□KOH+□H2O═□K3PO4+□PH3
（4）□ClO-+□Fe（OH）3+□OH-═□Cl-+□FeO42++□H2O．
11．生产中常要控制化学反应条件增大反应速率．下列措施中不能加快化学反应速率的是（　　）
A．尽可能使用稀溶液B．选择合适的催化剂
C．碾细固体反应物D．提高反应体系的温度
8．（1）与标准状况下4.48L CO2中所含氧原子数目相同的水的质量是7.2g；
（2）V L Fe2（SO4）3溶液中含Fe3+m g，则溶液中SO42-的物质的量浓度为$\frac{3m}{112V}$mol/L；
（3）9.2g氮的氧化物（NOx）中含氮原子0.2mol，则x的数值为2；
（4）0.4mol某气体的体积为9.8L，则该气体的摩尔体积为24.5L/mol，气体所处的条件不是（填“是”或“不是”）标准状况．
（5）下列是常用的中和胃酸的药物：
 药名胃舒平 达喜
 有效成分的化学式Al（OH）3 Al2Mg6（OH）16CO3•4H2O
 相对分子质量 78 530
 每片含有效成份的药量 0.245g 0.5g
估算10片胃舒平和5片达喜，含铝的物质的量较多的是10片胃舒平．
7．在常温下，Fe与水并不起反应，但在高温下，Fe可与水蒸气发生反应．应用下列装置，试探究反应的部分产物．在硬质玻璃管Ⅰ中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，硬质玻璃管Ⅱ中加入CuO．干燥管Ⅱ中盛装的物质是无水硫酸铜和石棉绒的混合物
（1）圆底烧瓶中盛装水，该装置受热后的主要作用是制备水蒸气；向烧瓶中放置了几片碎瓷片，其作用是防止暴沸．
（2）实验开始时应先点燃a处（填“a”“b”或“c”）的加热装置．
（3）硬质玻璃管Ⅱ中的实验现象是黑色固体变红，试管壁上有水珠，所发生的反应为H2+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H2O．
（4）干燥管Ⅰ中盛放的药品是碱石灰，其作用是干燥H2；干燥管Ⅱ中的实验现象是白色固体变蓝．
（5）若通过检验硬质玻璃管Ⅰ中的产物只有Fe3O4，试写出反应方程式3Fe+4H2O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe3O4+4H2．

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