Question

【題目】愛國實(shí)業(yè)家侯德榜在氨堿法的基礎(chǔ)上，發(fā)明了“聯(lián)合制堿法”，簡(jiǎn)單流程如圖。完成下列問題：

（1）寫出通入CO2和NH3的化學(xué)反應(yīng)方程式_________________________________________________。在 飽和食鹽水中通入CO2和NH3，先通NH3后通CO2的原因是_____________________________。

（2）母液中除H+和OH-外，還含有的離子是_____________。 向母液中通氨氣，加入細(xì)小食鹽顆粒，冷卻 析出副產(chǎn)品，通氨氣的作用有____________。

（a）增大NH4＋的濃度，使NH4Cl更多地析出

（b）使NaHCO3更多地析出

（c）使NaHCO3轉(zhuǎn)化為Na2CO3，提高析出的NH4Cl純度

（3）上述流程中X物質(zhì)的分子式_______。使原料氯化鈉的利用率從70%提高到90%以上，主要是 設(shè)計(jì)了_______（填上述流程中的編號(hào)）的循環(huán)。從沉淀池中取出沉淀的操作是____。

（4）寫出檢驗(yàn)產(chǎn)品碳酸鈉中是否含有氯化鈉的簡(jiǎn)要方案：___________________________________________________________________________________。

（5）工業(yè)生產(chǎn)的純堿常會(huì)含少量NaCl雜質(zhì)。現(xiàn)用重量法測(cè)定其純度，步驟如下：

稱取樣品ag，加水溶解，加入足量的BaCl2溶液，經(jīng)過濾、洗滌、干燥，最終得到固體bg。樣品中純 堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為___________________(用含a、b的代數(shù)式表示)。

Answer 1

【答案】NaCl + NH3+CO2 +H2O → NaHCO3↓+NH4Cl 氨氣在水中溶解度大，先通氨氣有利于生成碳酸氫鈉沉淀。 Na+、HCO3-、NH4+、Cl- a、c CO2 I 過濾 可取少量試樣溶于水后，再滴加足量的稀硝酸和少量的硝酸銀溶液，若產(chǎn)生白色沉淀不溶解，說明有Cl- 106 b/197a

【解析】

聯(lián)合制堿法：以食鹽、氨和二氧化碳為原料來制取純堿，二氧化碳在水中的溶解度小，與水反應(yīng)形成不穩(wěn)定的碳酸，而把二氧化碳通入溶有氨氣而呈堿性的水中，會(huì)使生成的碳酸與氨水發(fā)生反應(yīng)，而增大二氧化碳?xì)怏w的吸收，將氨通入飽和食鹽水而成氨鹽水，再通入二氧化碳生成碳酸氫鈉沉淀，反應(yīng)為：CO2+H2O+NaCl+NH3=NaHCO3↓+NH4Cl，經(jīng)過濾、洗滌得NaHCO3微小晶體，再加熱制得純堿產(chǎn)品，其濾液是含有氯化銨和氯化鈉的溶液，從含有氯化銨和氯化鈉的濾液中結(jié)晶沉淀出氯化銨晶體，由于氯化銨在常溫下的溶解度比氯化鈉要大，低溫時(shí)的溶解度則比氯化鈉小，在低溫條件下，向?yàn)V液中加入細(xì)粉狀的氯化鈉，并通入氨氣，可以使氯化銨單獨(dú)結(jié)晶沉淀析出，經(jīng)過濾、洗滌和干燥即得氯化銨產(chǎn)品。

（1）二氧化碳通入氨化的飽和氯化鈉溶液中反應(yīng)生成碳酸氫鈉晶體，反應(yīng)為：CO2+H2O+NaCl+NH3=NaHCO3↓+NH4Cl；二氧化碳微溶于水，先通入二氧化碳，溶液中生成極少量的碳酸，且碳酸不穩(wěn)定，再通入氨氣，生成的產(chǎn)物量少，且易生成碳酸銨，氨氣在水中溶解度很大，先通入氨氣，溶液中生成較多的一水合氨，再通入CO2，生成的產(chǎn)物量多，且易生成碳酸氫銨；故答案為：NaCl+NH3+CO2+H2O→NaHCO3↓+NH4Cl；氨氣在水中溶解度大，先通氨氣有利于生成碳酸氫鈉沉淀；

（2）由上述分析可知，母液中除H+和OH-外，還含有的離子是Na+、HCO3-、NH4+、Cl-；氨氣溶于水后生成氨水，氨水電離成銨根，增大銨根的濃度有利于氯化銨析出來，故a正確；通入氨氣使溶液堿性增強(qiáng)，使碳酸氫鈉轉(zhuǎn)換為溶解度較大的碳酸鈉，可以提高氯化銨的純度，所以選項(xiàng)c正確，選項(xiàng)b錯(cuò)誤；故答案為：Na+、HCO3-、NH4+、Cl-； a、c；

（3）侯氏制堿法反應(yīng)方程式為NH3+H2O+CO2+NaCl═NH4Cl+NaHCO3↓，得到碳酸氫鈉同時(shí)得到氯化銨，二氧化碳是反應(yīng)的原料同時(shí)也是反應(yīng)的副產(chǎn)物，可以循環(huán)利用，故X是二氧化碳；因?yàn)槁然�鈉最后剩余在母液中，所以循環(huán)I是氯化鈉的循環(huán)，使原料氯化鈉的利用率提高；分離沉淀的方法是過濾；故答案為：CO2；I；過濾；

（4）要檢驗(yàn)碳酸鈉中含有氯化鈉，需要先加硝酸將碳酸鈉除去，然后加入硝酸銀溶液，若有沉淀產(chǎn)生，說明碳酸鈉中含有氯化鈉，否則不含氯化鈉；故答案為：可取少量試樣溶于水后，再滴加足量的稀硝酸和少量的硝酸銀溶液，若產(chǎn)生白色沉淀不溶解，說明有Cl-；

（5）加入足量的 BaCl2溶液：發(fā)生反應(yīng)：Na2CO3+BaCl2=BaCO3↓+2NaCl，Na2CO3～BaCO3，根據(jù)原子守恒，通過稱量沉淀碳酸鋇的質(zhì)量，來計(jì)算樣品中純堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，需洗滌沉淀，除去雜質(zhì)離子，且將沉淀冷卻到室溫，恒重操作后最終得到固體 b（g）為BaCO3，根據(jù)碳守恒，純堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=；故答案為： 。