Question

某制堿廠以巖鹽水為主要原料生產(chǎn)純堿（Na₂CO₃）和其他副產(chǎn)品．
（一）有關(guān)資料
原料巖鹽水主要是含NaCl，此外還含有較多Na₂SO₄，以及少量CaCl₂和MgCl₂．
上述幾種物質(zhì)在不同溫度時的溶解度數(shù)據(jù)如下表：

溫度/℃		0	10	20	30	40
溶 解 度 /g	NaCl	35.7	35.8	36.0	36.3	36.6
	Na2SO4	4.5	9.6	20.2	40.8	48.4
	CaCl2	59.5	65.0	74.5	100	116
	MgCl2	52.9	53.8	54.8	56.0	58.0

（1）10℃時，飽和Na₂SO₄溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是

8.8%

（精確到0.1%）．
（二）生產(chǎn)工藝
（2）“降溫”的目的是析出副產(chǎn)品“A晶體”，A的化學(xué)式是

Na₂SO₄

；
（3）反應(yīng)器中的反應(yīng)為：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl．再將NaHCO₃晶體轉(zhuǎn)移出來后，加熱所得固體即為工業(yè)純堿．在整個生產(chǎn)工藝中沒有涉及到的基本反應(yīng)類型是

置換反應(yīng)

，可重復(fù)利用的是

CO₂（或NaCl）

（水除外，只需一種）；
（4）在反應(yīng)器中總是先通氨氣，后通二氧化碳，原因是

因為氨氣溶解度大，形成堿性環(huán)境便于二氧化碳溶解

．
（三）工業(yè)純堿中雜質(zhì)的判斷：
（5）已知：NH₄Cl   NH₃↑+HCl↑
實驗步驟：
①取一定質(zhì)量的純堿樣品，經(jīng)多次充分加熱后再稱重，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量無變化；
②另取少量純堿樣品加入適量水，樣品完全溶解，向該溶液中加入過量稀HNO₃，再滴加AgNO₃溶液，有白色沉淀．
由上述實驗可確定純堿樣品含有雜質(zhì)

NaCl

（寫化學(xué)式）．
（四）含量測定
（6）稱取純堿樣品21.3g于燒杯中，加入適量水將其溶解，然后逐滴加入溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14.6%的稀鹽酸并不斷用玻璃棒攪拌．先發(fā)生反應(yīng)：Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl；后發(fā)生反應(yīng)：NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑．在上述過程中燒杯中溶液質(zhì)量與加入稀鹽酸質(zhì)量的關(guān)系如圖所示（不考慮CO₂的溶解），請你根據(jù)圖甲提供的信息計算檢測過程中產(chǎn)生CO₂的質(zhì)量

8.8g

．
（7）請通過計算并結(jié)合表判斷此純堿樣品等級為

優(yōu)等

品．

工業(yè)純堿標(biāo)準(zhǔn)（Na 2CO3%≥）
優(yōu)等品	一等品	合格品
99.2	98.8	98.0

Answer 1

分析：（1）根據(jù)10℃時，Na₂SO₄的溶解度計算飽和Na₂SO₄溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（2）根據(jù)NaCl、Na₂SO₄、CaCl₂、MgCl₂的溶解度隨溫度的變化情況分析；
（3）根據(jù)在整個生產(chǎn)工藝中涉及到的反應(yīng)及反應(yīng)的類型分析未涉及到的反應(yīng)，根據(jù)整個生產(chǎn)工藝分析可重復(fù)利用的物質(zhì)；
（4）根據(jù)氨氣易溶于水形成氨水顯堿性，與二氧化碳溶于水形成的碳酸反應(yīng)分析；
（5）根據(jù)氯離子的檢驗方法分析；
（6）根據(jù)圖象分析能產(chǎn)生二氧化碳的鹽酸的質(zhì)量，有鹽酸的質(zhì)量求出二氧化碳的質(zhì)量；
（7）要判斷此純堿樣品等級，就要計算碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，需要求得碳酸鈉的質(zhì)量．

解答：解：（1）由表中的數(shù)據(jù)可知，在10℃時，Na₂SO₄的溶解度是9.6g，飽和Na₂SO₄溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是：

9.6g

100g+9.6g

×100%=8.8%；
（2）由表中的數(shù)據(jù)可知，Na₂SO₄的溶解度隨溫度的升高變化最大，所以在降溫時．析出晶體最多的A是Na₂SO₄；
（3）由生產(chǎn)工藝可知，在精制鹽水Ⅰ中氫氧化鈣與氯化鎂反應(yīng)：MgCl₂+Ca（OH）₂═Mg（OH）₂↓+CaCl₂，該反應(yīng)屬于復(fù)分解反應(yīng)；反應(yīng)器中的反應(yīng)為：NH₃+CO₂+H₂O=NH₄HCO₃，反應(yīng)為化合反應(yīng)．加熱碳酸氫鈉制取純堿的化學(xué)方程式：2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑屬于分解反應(yīng)，所以．沒有涉及到的反應(yīng)是置換反應(yīng)，由生產(chǎn)工藝可知CO₂、NaCl可以重復(fù)使用；
（4）在反應(yīng)器中總是先通氨氣，后通二氧化碳，原因是：因為氨氣易溶與水，形成堿性環(huán)境便于二氧化碳溶解；
（5）由向少量純堿樣品加入適量水，樣品完全溶解，向該溶液中加入過量稀HNO₃，再滴加AgNO₃溶液，有白色沉淀．可確定純堿樣品含有雜質(zhì)NaCl；
（6）根據(jù)據(jù)圖甲可以看出，當(dāng)加入鹽酸的量為50g時開始產(chǎn)生二氧化碳，當(dāng)加入鹽酸的量為100g時不再生成二氧化碳，設(shè)產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量為x，則有
NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑．
       36.5         44
      50g×14.6%    x
   36.5：50g×14.6%=44：x               
解得，x=8.8g
（7）根據(jù)題意可以看出，與碳酸鈉反應(yīng)的鹽酸共有100g，設(shè)碳酸鈉的質(zhì)量為y，則有
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
106    73
y     100g×14.6%
106：y=73：100g×14.6%
解得，y=21.2g，
所以該樣品中純堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

21.2g

21.3g

×100%=99.5%＞99.28%，屬于優(yōu)等品
故答為：（1）8.8%；（2）Na₂SO₄；（3）置換反應(yīng)，CO₂（或NaCl）；（4）氨氣易溶與水，形成堿性環(huán)境便于二氧化碳溶解；（5）NaCl；（6）8.8g；（7）優(yōu)等．

點評：本題難度較大，主要考查了物質(zhì)的分離操作和除去雜質(zhì)的方法，要根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)選擇適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM行解答，培養(yǎng)學(xué)生對知識的應(yīng)用和理解的能力；在書寫化學(xué)方程式及計算過程一定要規(guī)范．