Question

16．純堿一直以來都是工業(yè)生產(chǎn)的重要原料，上個(gè)世紀(jì)初我國著名的工業(yè)化學(xué)家侯德榜先生，經(jīng)過數(shù)年的反復(fù)研究終于發(fā)明了優(yōu)于歐美制堿技術(shù)的聯(lián)合制堿法（又稱侯氏制堿法），并在天津建造了我國獨(dú)立研發(fā)的第一家制堿廠．其制堿原理的流程如下：

（1）合成氨工廠需要向制堿廠提供兩種原料氣體，它們分別是：CO₂、NH₃ （填化學(xué)式）．這兩種氣體在使用過程中需要考慮添加的順序，原因是：氨氣在水中溶解度大，先通氨氣使溶液呈堿性可以溶解更多二氧化碳，生成碳酸氫銨，有利于碳酸氫鈉析出．
（2）在沉淀池中發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式是：NaCl+CO₂+NH₃+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl．
（3）使原料水中溶質(zhì)的利用率從70%提高到90%以上，主要是設(shè)計(jì)了循環(huán)I（填上述流程中的編號(hào)）的循環(huán)．從母液中可以提取的副產(chǎn)品的應(yīng)用是作化肥（舉一例）．
（4）沉淀池中所得產(chǎn)物常含有少量NaCl，現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室中稱取1.840g小蘇打樣品（含少量NaCl），配置成250mL溶液，取出25.00mL用0.1000mol/L鹽酸滴定，消耗鹽酸21.50mL．實(shí)驗(yàn)中所需的定量儀器除滴定管外，還有電子天平、250ml容量瓶，選甲基橙而不選酚酞作為指示劑的原因是選用酚酞作指示劑，不能確定滴定終點(diǎn)．樣品中NaHCO₃質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.982（保留3位小數(shù)）

Answer 1

分析 （1）合成氨工廠需要向制堿廠提供兩種原料氣體，它們分別是二氧化碳和氨氣；二氧化碳在水溶液中溶解度小，氨氣在水中的溶解度大，先通氨氣后通二氧化碳，有利于碳酸氫鈉的析出；
（2）氨化的飽和氯化鈉溶液中通入過量二氧化碳，發(fā)生反應(yīng)二氧化碳和氨水反應(yīng)生成碳酸氫銨，碳酸氫銨和氯化鈉反應(yīng)，生成碳酸氫鈉晶體析出；
（3）碳酸氫鈉能溶于水，析出晶體后的溶液要循環(huán)利用，從母液中有NH₄Cl可以做肥料；
（4）配制溶液需要容量瓶，利用滴定終點(diǎn)和酚酞的變色范圍分析選甲基橙而不選酚酞作為指示劑的原因；根據(jù)鹽酸的物質(zhì)的量可確定碳酸氫鈉的質(zhì)量，進(jìn)而可計(jì)算質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）合成氨工廠需要向制堿廠提供兩種原料氣體，它們分別是二氧化碳和氨氣，二氧化碳在水溶液中溶解度小，生成碳酸氫鈉少，不能析出晶體，而氨氣在水中的溶解度大，先通氨氣后通二氧化碳產(chǎn)生碳酸氫銨多，有利于碳酸氫鈉的析出，
故答案為：CO₂、NH₃；氨氣在水中溶解度大，先通氨氣使溶液呈堿性可以溶解更多二氧化碳，生成碳酸氫銨，有利于碳酸氫鈉析出；
（2）氨化的飽和氯化鈉溶液中通入過量二氧化碳，發(fā)生反應(yīng)二氧化碳和氨水反應(yīng)生成碳酸氫銨，碳酸氫銨和氯化鈉反應(yīng)，由于碳酸氫鈉溶解度小，所以先生成碳酸氫鈉晶體析出，反應(yīng)方程式為：NaCl+CO₂+NH₃+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl，
故答案為：NaCl+CO₂+NH₃+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（3）碳酸氫鈉能溶于水，析出晶體后的溶液中還含有較多碳酸氫鈉，所以要循環(huán)利用，從母液中有NH₄Cl可以做肥料，
故答案為：循環(huán)Ⅰ；做肥料；
（4）配成250mlNaHCO₃溶液，用到的儀器有電子天平、燒杯、玻璃棒、250mL容量瓶、膠頭滴管，所以所需的定量儀器除滴定管外，還有電子天平、250ml容量瓶；碳酸氫鈉溶液的pH本來就接近8.2，與酚酞變色的pH接近，變色時(shí)的pH和反應(yīng)終點(diǎn)的pH不好判斷；而使用甲基橙容易判斷終點(diǎn)，且反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳不能全部逸出使溶液偏酸性，因此使用甲基橙的誤差�。ㄊ褂眉谆�橙易判斷滴定終點(diǎn)，誤差�。�，
消耗鹽酸的物質(zhì)的量n（HCl）=0.0215L×0.1000mol/L=0.00215mol，
則25mL溶液中n（NaHCO₃）=0.00215mol，
所以樣品中m（NaHCO₃）=0.00215mol×10×84g/mol=1.806g，
ω（NaHCO₃）=$\frac{1.806g}{1.840g}$=98.2%=0.982，
故答案為：電子天平、250mL容量瓶；選用酚酞作為指示劑，不能確定滴定終點(diǎn)；0.982．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了純堿工業(yè)制備原理，反應(yīng)實(shí)質(zhì)的應(yīng)用，試劑的作用，理解生產(chǎn)原理和過程的實(shí)質(zhì)是解答的關(guān)鍵，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�和�?jì)算能力的考查，題目難度中等．