Question

某制堿廠以海水為主要原料生產純堿（碳酸鈉）和其他副產品．
（一）將海水進行處理后獲得精鹽水．海水中，除氯化鈉外，還含有氯化鎂、氯化鈣、硫酸鈉等雜質．其處理的主要流程如下：
（1）加入氫氧化鈉溶液的目的是________．
（2）操作Ⅰ的名稱是________．（3）操作1所得的沉淀是混合物，其成分有：BaSO₄、Mg（OH）₂、________（填化學式）．
（4）向濾液中滴加適量稀鹽酸的目的是________．
（二）將精鹽水制成飽和溶液，先向其中通入足量的氨氣，再向其中通入足量的二氧化碳至有大量晶體（碳酸氫鈉，NaHCO₃）析出，反應的化學方程式為NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NH₄Cl+NaHCO₃↓；將晶體轉移出來后，加熱至不再有氣體產生，所得固體即為純堿．
（1）加熱晶體碳酸氫鈉獲得純堿的化學方程式為________．
（2）稱取一定質量的純堿樣品，經多次充分加熱后，再稱重，質量無變化；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，根據上述實驗可確定純堿樣品含有雜質________（寫化學式）．
（三）為測定上述方法獲得的純堿產品中碳酸鈉的純度．某研究性學習小組對純堿產品進行檢測．取22克該樣品于燒杯中，加水將其溶解，然后逐滴加入溶質質量分數為14.6%的稀鹽酸并不斷振蕩．通過查閱資料得知，在滴加鹽酸過程中首先發生的反應是：Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl；然后發生的反應是：NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑，在上述過程中燒杯中溶液質量與加入稀鹽酸質量的關系如圖甲所示：

（1）某同學認為，在上述純堿含量測定過程中，用玻璃棒不斷攪拌，能使測定誤差減小，其理由是________．
（2）請你根據圖甲提供的信息，在圖乙的坐標系中畫出檢測過程中產生CO₂的質量隨滴加鹽酸質量的變化曲線．（標明二氧化碳質量的相應數值）
（3）計算該樣品中純堿的質量分數（寫出計算過程）．

Answer 1

解：（1）海水中存在的雜質離子有硫酸根離子、鎂離子和鈣離子，可通過加入氯化鋇、氫氧化鈉和碳酸鈉逐一轉化成沉淀除去，故加氫氧化鈉的目的是：除去海水中的氯化鎂；
故答案是：除去海水中的氯化鎂；
（2）根據操作Ⅰ后的物質分類（沉淀和濾液）知，該步驟的名稱為：過濾；
故答案是：過濾；
（3）因硫酸根離子與鋇離子會生成硫酸鋇沉淀，鎂離子與氫氧根離子生成氫氧化鎂沉淀，鈣離子與碳酸根離子生成碳酸鈣沉淀，又因碳酸鈉還能與過量的除雜試劑氯化鋇反應生成硫酸鋇沉淀，故過濾后的沉淀物有：硫酸鋇、氫氧化鎂、碳酸鈣和硫酸鋇；
故答案是：CaCO₃、BaCO₃
（4）加稀鹽酸的目的是除去過量的試劑氫氧化鈉和碳酸鈉以得到精鹽水；
故答案是：除去濾液中的NaOH和Na₂CO₃
（二）（1）碳酸氫鈉受熱后分解為碳酸鈉、水和二氧化碳，其反應方程式為：2NaHCO₃Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O；
故答案是：2NaHCO₃Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O；
（2）由題意可知，滴加AgNO3溶液，有白色沉淀，此沉淀即AgCl，所以反應物中一定有氯離子，并且樣品完全溶于水，由此可以推斷純堿樣品含有雜質NaCl；
故答案為：NaCl；
（三）（1）從用玻璃棒攪拌能減小實驗誤差的角度看，應該是促使純堿與鹽酸充分反應，同時有利于二氧化碳的逸散．
故答案是：促使純堿與鹽酸充分反應，同時有利于二氧化碳的散逸；
（2）據圖甲可以看出，當加入鹽酸的量為50g時開始產生二氧化碳，當加入鹽酸的量為100g時不再生成二氧化碳，設產生二氧化碳的質量為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
所以本題答案為：

（3）根據題意可以看出，與碳酸鈉反應的鹽酸共有100g，設碳酸鈉的質量為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量分數為：=96.4%
答：該樣品中純堿的質量分數96.4%．
分析：（一）根據除雜的原則，利用復分解反應將雜質離子鎂離子、鈣離子、硫酸根離子和新增的鋇離子一一轉化成沉淀除去，經過濾后再利用稀鹽酸 將過量的氫氧化鈉和碳酸鈉除去；
（二）碳酸氫鈉受熱分解為碳酸鈉、水和二氧化碳；確定純堿樣品含有的雜質，可用反向思維方法，先確定白色沉淀，再推斷雜質是什么進行分析；
（三）（1）從題意用玻璃棒攪拌能減小實驗誤差來分析；
（2）計算出開始產生二氧化碳的點和不再產生二氧化碳的點即可繪得變化的曲線；
（3）要計算碳酸鈉的質量分數，需要求得碳酸鈉的質量．
點評：本題難度較大，主要考查了物質的分離操作和除去雜質的方法，要根據物質的性質選擇適當的方法進行解答，培養學生對知識的應用和理解的能力；在書寫化學方程式及計算過程一定要規范．