Question

根據侯德榜制堿法原理，實驗室制備純堿（Na₂CO₃）的主要步驟是：：將配制好的飽和NaCl溶液倒入燒杯中加熱，控制溫度在30-35℃，攪拌下分批加入研細的NH₄HCO₃固體，加料完畢后，繼續保溫30分鐘，靜置、過濾得NaHCO₃晶體．用少量蒸餾水洗滌除去雜質，經過處理后，轉入蒸發皿中，灼燒2小時，得Na₂CO₃固體．
四種鹽在不同溫度下的溶解度（g）表

溫度 溶解度 鹽	0℃	10℃	20℃	30℃	40℃	50℃	60℃	100℃
NaCl	35.7	35.8	36.0	36.3	36.6	37.0	37.3	39.8
NH4HCO3	11.9	15.8	21.0	27.0	①	--	--	--
NaHCO3	6.9	8.1	9.6	11.1	12.7	14.5	16.4	--
NH4Cl	29.4	33.3	37.2	41.4	45.8	50.4	55.3	77.3

已知：
1、①溫度高于35℃NH₄HCO₃會分解．
2、碳酸氫鈉受熱分解：2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑
（1）飽和NaCl溶液中加入NH₄HCO₃固體，發生了復分解反應，生成NaHCO₃晶體，寫出其中發生反應的化學方程式

 

．
（2）加料完畢后，繼續保溫30分鐘，目的是

 

，用蒸餾水洗滌NaHCO₃晶體的目的是除去雜質，雜質中一定含有的物質是

 

（以化學式表示）．
（3）過濾掉NaHCO₃晶體后的濾液中還有一定量的NaHCO₃溶解在水中，此時可向濾液中加入一定量的

 

，并作進一步處理，使NaCl溶液循環使用．
（4）某小蘇打樣品中混有少量碳酸鈉，取藥品2.0g加熱到質量不再減少為止，共收集到二氧化碳氣體0.22L（二氧化碳的密度為2.0g/L）．向加熱后的剩余固體中加入一定量質量分數為3.65%的稀鹽酸，使其恰好完全反應，求消耗該稀鹽酸的質量是多少克？

Answer 1

分析：（1）根據復分解反應的特征書寫方程式；
（2）加料完畢后，繼續保溫一段時間為使反應充分進行，使反應完全；用蒸餾水洗滌NaHCO₃晶體中雜質，此反應中雜質一定有反應生成的NH₄Cl；
（3）過濾除去析出的碳酸氫鈉后所得的母液主要成分為NaHCO₃，加入鹽酸后產生氯化鈉，氯化鈉可以重復使用；
（4）根據二氧化碳的體積計算二氧化碳的質量，然后根據化學方程式計算水的質量，固體的質量減去二氧化碳和水的質量就是碳酸鈉的質量，然后依據反應的方程式計算鹽酸的質量分數．

解答：解：（1）飽和NaCl溶液中加入NH₄HCO₃固體，發生了復分解反應，生成NaHCO₃晶體和氯化銨，反應的方程式為：NaCl+NH₄HCO₃═NaHCO₃+NH₄Cl；
（2）加料完畢后，繼續保溫30分鐘，可以使反應充分進行，使反應完全；用蒸餾水洗滌NaHCO₃晶體中雜質，此反應中雜質一定有反應生成的NH₄Cl；
（3）過濾除去析出的碳酸氫鈉，所得的母液主要成分為NaHCO₃，加入鹽酸后，碳酸氫鈉轉化為氯化鈉，并作進一步處理，使NaCl溶液循環使用；
（4）解：生成二氧化碳的質量=0.22L×2.0g/L=0.44g
設樣品中小蘇打分解生成水的質量為X
 2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑         
　　　　　　　　　　18   44
　　　　　　　　　　X  0.44g

18

44

=

X

0.44g

　　　　　X=0.18g                
剩余固體全部為碳酸鈉，其質量為：2.0g-0.44g-0.18g=1.38g      
設消耗鹽酸的質量為y
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
106    73
 1.38g  3.65%×y

106

73

=

1.38g

3.65%×y

      y=26.4g                 
答：消耗該稀鹽酸的質量是26.4g．

故答案為：（1）NaCl+NH₄HCO₃═NaHCO₃+NH₄Cl；
（2）使反應充分發生；    NH₄Cl；
（3）鹽酸；
（4）解：生成二氧化碳的質量=0.22L×2.0g/L=0.44g
設樣品中小蘇打分解生成水的質量為X
 2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑         
　　　　　　　　　　18   44
　　　　　　　　　　X  0.44g

18

44

=

X

0.44g

　　　　　X=0.18g                
剩余固體全部為碳酸鈉，其質量為：2.0g-0.44g-0.18g=1.38g      
設消耗鹽酸的質量為y
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
106    73
 1.38g  3.65%×y

106

73

=

1.38g

3.65%×y

      y=26.4g                 
答：消耗該稀鹽酸的質量是26.4g．

點評：本題考查學生根據侯氏制堿法的基本過程進行解題，學生能利用各種物質常見的溶解度結合相關物質的性質和物質的質量分數來計算是解題的關鍵，難度稍大．