Question

2．純堿是重要的化工原料，在醫(yī)藥、冶金、化工、食品等領域被廣泛使用．
（1）工業(yè)生產(chǎn)純堿的第一步是除去飽和食鹽水的中Mg²⁺、Ca²⁺離子，從成本角度考慮加入試劑的化學式為Ca（OH）₂、Na₂CO₃．
某實驗小組的同學模擬侯德榜制堿法制取純堿，流程如圖1：
已知：幾種鹽的溶解度

	NaCl	NH4HCO3	NaHCO3	NH4Cl
溶解度（20°C，100gH2O時）	36.0	21.7	9.6	37.2

（2）①寫出裝置I中反應的化學方程式NaCl+CO₂+NH₃+H₂O=NaHCO₃+NH₄Cl．
②從平衡移動角度解釋該反應發(fā)生的原因在溶液中存在下述兩種平衡NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-，CO₂+H₂O?H₂CO₃?H⁺+HCO₃^-，OH^-與H⁺結合生成水，促進兩平衡正向移動，使溶液中的NH₄⁺和HCO₃^-濃度均增大，由于NaHCO₃溶解度小，因此HCO₃^-與Na⁺結合生成NaHCO₃，固體析出使得反應發(fā)生．
③操作①的名稱是過濾．
（3）寫出裝置II中發(fā)生反應的化學方程式2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．
（4）請結合化學用語說明裝置III中加入磨細的食鹽粉及NH₃的作用．在母液中含有大量的NH₄⁺和Cl^-，存在平衡NH₄Cl（s）?NH₄⁺+Cl^-，通入氨氣增大NH₄⁺的濃度，加入磨細的食鹽粉，增大Cl^-的濃度，使上述平衡逆向移動，促使氯化銨結晶析出
（5）該流程中可循環(huán)利用的物質是氯化鈉和二氧化碳
（6）制出的純堿中含有雜質NaCl，為測定其純度，下列方案中不可行的是c．
a．向m克純堿樣品中加入足量CaCl₂溶液，測生成CaCO₃的質量
b．向m克純堿樣品中加入足量稀H₂SO₄，干燥后測生成氣體的體積
c．向m克純堿樣品中加入足量AgNO₃溶液，測生成沉淀的質量．

Answer 1

分析 （1）工業(yè)上除去Mg²⁺用含有OH^-的可溶性堿、除去Ca²⁺用含有CO₃^2-的可溶性鹽，且這兩種試劑必須價格低廉；
（2）①NaCl、CO₂、NH₃、H₂O發(fā)生反應生成NaHCO₃和NH₄Cl；
②酸和堿反應生成鹽和水而相互促進溶解，且NaCl的溶解度大于碳酸氫鈉，溶解度大的物質向溶解度小的物質轉化；
③分離沉淀和溶液采用過濾方法；
（3）受熱條件下，碳酸氫鈉分解生成碳酸鈉、二氧化碳和水；
（4）在母液中含有大量的NH₄⁺和Cl^-，氯化銨存在溶解平衡，增大離子濃度抑制其溶解；
（5）從母液中能分離出氯化鈉，裝置II中得到二氧化碳，裝置I中需要二氧化碳和氯化鈉；
（6）a．只有氯化鈣能和碳酸鈉反應生成碳酸鈣，根據(jù)碳酸鈣的量計算碳酸鈉的量；
b．只有碳酸鈉能和稀硫酸反應生成二氧化碳，根據(jù)二氧化碳的量計算碳酸鈉的量；
c．碳酸根離子和氯離子都能和銀離子反應生成白色沉淀．

解答 解：（1）工業(yè)上除去Mg²⁺用含有OH^-的可溶性堿、除去Ca²⁺用含有CO₃^2-的可溶性鹽，且這兩種試劑必須價格低廉，除去鎂離子用氫氧化鈣、除去鈣離子用碳酸鈉，
故答案為：Ca（OH）₂；Na₂CO₃；
（2）①NaCl、CO₂、NH₃、H₂O發(fā)生反應生成NaHCO₃和NH₄Cl，反應方程式為NaCl+CO₂+NH₃+H₂O=NaHCO₃+NH₄Cl，
故答案為：NaCl+CO₂+NH₃+H₂O=NaHCO₃+NH₄Cl；
②在溶液中存在下述兩種平衡NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-，CO₂+H₂O?H₂CO₃?H⁺+HCO₃^-，OH^-與H⁺結合生成水，促進兩平衡正向移動，使溶液中的NH₄⁺和HCO₃^-濃度均增大，由于NaHCO₃溶解度小，因此HCO₃^-與Na⁺結合生成NaHCO₃，固體析出使得反應發(fā)生，
故答案為：在溶液中存在下述兩種平衡NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-，CO₂+H₂O?H₂CO₃?H⁺+HCO₃^-，OH^-與H⁺結合生成水，促進兩平衡正向移動，使溶液中的NH₄⁺和HCO₃^-濃度均增大，由于NaHCO₃溶解度小，因此HCO₃^-與Na⁺結合生成NaHCO₃，固體析出使得反應發(fā)生；
③分離沉淀和溶液采用過濾方法，所以該操作名稱是過濾，故答案為：過濾；
（3）受熱條件下，碳酸氫鈉分解生成碳酸鈉、二氧化碳和水，反應方程式為2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，
故答案為：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
（4）在母液中含有大量的NH₄⁺和Cl^-，氯化銨存在溶解平衡，增大離子濃度抑制其溶解，所以在母液中含有大量的NH₄⁺和Cl^-，存在平衡NH₄Cl（s）?NH₄⁺+Cl^-，通入氨氣增大NH₄⁺的濃度，加入磨細的食鹽粉，增大Cl^-的濃度，使上述平衡逆向移動，促使氯化銨結晶析出，
故答案為：在母液中含有大量的NH₄⁺和Cl^-，存在平衡NH₄Cl（s）?NH₄⁺+Cl^-，通入氨氣增大NH₄⁺的濃度，加入磨細的食鹽粉，增大Cl^-的濃度，使上述平衡逆向移動，促使氯化銨結晶析出；
（5）裝置III中從母液中能分離出氯化鈉，裝置II中得到二氧化碳，裝置I中需要二氧化碳和氯化鈉，所以能循環(huán)利用的是氯化鈉和二氧化碳，
故答案為：氯化鈉和二氧化碳；
（6）a．只有氯化鈣能和碳酸鈉反應生成碳酸鈣，根據(jù)碳酸鈣的量計算碳酸鈉的量，所以該方案可以，故a不選；
b．只有碳酸鈉能和稀硫酸反應生成二氧化碳，根據(jù)二氧化碳的量計算碳酸鈉的量，所以該方案可以，故b不選；
c．碳酸根離子和氯離子都能和銀離子反應生成白色沉淀，無法計算碳酸鈉的量，所以該方案不可以，故c選；
故選c．

點評 本題考查物質制備，為高頻考點，涉及物質制備、物質分離提純、實驗方案設計評價等知識點，明確物質性質及物質制備原理是解本題關鍵，注意除雜劑的選取方法，題目難度不大．