Question

追蹤科學(xué)家的足跡
材料1：純堿的產(chǎn)量是衡量一個(gè)國(guó)家化學(xué)工業(yè)發(fā)展水平的重要指標(biāo)．下面是實(shí)驗(yàn)室摸擬侯氏制堿法生產(chǎn)原理的主要過(guò)程：
（1）20℃時(shí)，向濃氨水中通入足量的二氧化碳得到NH₄HCO₃飽和溶液；
②向NH₄HCO₃飽和溶液中加入食鹽細(xì)粒，并不斷攪拌，直到NaHCO₃結(jié)晶析出完畢；
③將析出的晶體過(guò)濾，得到晶體和濾液，洗滌晶體，然后將晶體放在試管中充分加熱，得到Na₂CO₃；
④向③的濾液中加入食鹽細(xì)粒，析出NH₄Cl晶體，過(guò)濾，得到NH₄Cl．
材料2：四種鹽在不同溫度下的溶解度表．

溫度 鹽 溶解度	10℃	20℃	30℃	40℃	50℃
NaCl	35.8	36.0	36.3	36.6	37.0
NH4HCO3	15.8	21.0	27.0	------	------
NaHCO3	8.1	9.6	11.1	12.7	----
NH4Cl	33.3	37.2	41.4	45.8	50.4

試回答下列問(wèn)題：
（1）在實(shí)驗(yàn)室中，你選擇的制備C0₂反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．在工業(yè)生產(chǎn)中，要獲得生產(chǎn)純堿的原料CO₂你認(rèn)為最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法是以

 

為原料，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
（2）有人認(rèn)為侯氏制堿法有以下優(yōu)點(diǎn)，你認(rèn)為其中正確的是

 

．
A．生產(chǎn)過(guò)程中部分反應(yīng)產(chǎn)物可作為原料循環(huán)使用
B．副產(chǎn)品是一種氮肥
C．反應(yīng)都不需要加熱，可節(jié)約能源
（3）檢驗(yàn)③中的白色粉末中是否含有氯化鈉的方法是

 

．
（4）在②中，隨著食鹽的逐漸加入，溶液變成了NH₄HCO₃和NaCl的混合溶液，析出晶體之前，混合溶液中存在的離子有（用離子符號(hào)表示，下同．）

 

．在③中，將析出的晶體過(guò)濾后，溶液中數(shù)量減少的離子有

 

；濾液中仍然存在的離子有

 

．②中反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
（5）在20℃時(shí)，向含NH₄HC0₃ 21g的飽和溶液中加入足量食盆．試通過(guò)計(jì)算說(shuō)明，隨著食鹽的逐漸加入，為什么會(huì)有NaHC0₃晶體析出，而沒(méi)有NH4CI晶休析出？理論上能析出多少克NaHCO₃？（友情提示：本小題沒(méi)有計(jì)算過(guò)程不得分．可能用到的相對(duì)分子質(zhì)量：NH₄HC0₃：79； NaCl：58.5； NaHC0₃：84，NH₄CI：53.5）．

Answer 1

分析：根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)和已有的知識(shí)進(jìn)行分析，（1）實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳使用的是碳酸鈣和稀鹽酸，碳酸鈣能高溫分解生成二氧化碳，（2）侯氏制堿法的優(yōu)點(diǎn)在于廢物少，且部分物質(zhì)能循環(huán)利用，（3）要檢驗(yàn)碳酸鈉中是否含有氯化鈉，所使用的試劑是硝酸銀，此時(shí)需排除碳酸根離子的干擾，可以加入硝酸酸化，（4）根據(jù)物質(zhì)的化學(xué)式即可知道電離所得的離子，離子結(jié)合以固體形式析出則離子數(shù)量會(huì)減少，（5）根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式即可進(jìn)行物質(zhì)間的有關(guān)計(jì)算．

解答：解：（1）實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳使用的是碳酸鈣和稀鹽酸，碳酸鈣能高溫分解生成二氧化碳，所以本題答案為：CaC0₃+2HCl=CaCl₂+CO₂↑+H₂O，石灰石，CaCO₃

高溫  .

CaO+CO₂↑；
（2）侯氏制堿法的優(yōu)點(diǎn)在于廢物少，且部分物質(zhì)能循環(huán)利用，故選AB；
（3）要檢驗(yàn)碳酸鈉中是否含有氯化鈉，所使用的試劑是硝酸銀，此時(shí)需排除碳酸根離子的干擾，可以加入硝酸酸化，所以本題答案為：取③中色粉末少許于試管中加入稀硝酸化，再滴入硝酸銀溶液，若不產(chǎn)生生白色沉淀證明不含氯化鈉，反之則含氯化鈉．
（4）NH₄HCO₃和NaCl的混合溶液中，碳酸氫銨能電離出碳酸氫根離子和銨根離子，氯化鈉能電離出鈉離子和氯離子，析出的晶體是碳酸氫鈉，故碳酸氫根離子和鈉離子會(huì)減少，此時(shí)發(fā)生的反應(yīng)是碳酸氫銨與氯化鈉反應(yīng)生成碳酸氫鈉和氯化銨，所以本題答案為：NH₄⁺、HCO₃^-、Na⁺、C1^-，HCO₃^-、Na⁺，NH₄⁺、HCO^-、Cl^-、Na⁺，NH₄HCO₃+NaCl=NH₄Cl+NaHCO₃；
（5）解：設(shè)21gNH₄HCO₃完全轉(zhuǎn)化能生成NaHCO₃的質(zhì)量為x，能生成NH₄Cl的質(zhì)量為y
NH₄HCO₃+NaCl═NH₄Cl+NaHCO₃
79      53.5         84
21g      y           x

79

21g

=

84

x

x=22.3g

79

21g

=

53.5

y

y=14.2g
根據(jù)四種物質(zhì)的溶解度，20℃時(shí)，1OOg水最多能溶解9.6gNaHCO₃，37.2gNH₄Cl．因?yàn)?2.3＞9.6g，所以有NaHC0₃析出，
理論上可析出NaHC0₃的質(zhì)量：22.3g-9.6g=12.7g，因?yàn)?4.2g＜37.2g，NH₄Cl沒(méi)有達(dá)到飽和狀態(tài)，所以不可能有NH₄Cl析出．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了碳酸鈉的制取，完成此題，可以依據(jù)已有的知識(shí)結(jié)合題干提供的信息進(jìn)行．