Question

根據侯德榜制堿法原理并參考下表的數據，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，抽干后，轉入蒸發皿中，灼燒2小時，制得Na₂CO₃固體。

四種鹽在不同溫度下的溶解度(g/100 g水)表

①＞35 ℃NH₄HCO₃會有分解

請完成下列問題：

（1）反應溫度控制在30—35 ℃，是因為若高于35 ℃，則_______________，若低于30 ℃，則_______________；為控制此溫度范圍，采取的加熱方法為_______________。

（2）加料完畢后，繼續保溫30分鐘，目的是_______________。靜置后只析出NaHCO₃晶體的原因是_______________。用蒸餾水洗滌NaHCO₃晶體的目的是除去_______________雜質（以化學式表示）。

（3）過濾所得的母液中含有_______________（以化學式表示），需加入_______________，并作進一步處理，使NaCl溶液循環使用，同時可回收NH₄Cl。

（4）測試純堿產品中NaHCO₃含量的方法是：準確稱取純堿樣品W g，放入錐形瓶中加蒸餾水溶解，加1—2滴酚酞指示劑，用物質的量濃度為c(mol·L^-1)的HCl溶液滴定至溶液由紅色到無色（指示+H⁺====反應的終點），所用HCl溶液體積為V₁ mL，再加1—2滴甲基橙指示劑，繼續用HCl溶液滴定至溶液由黃變橙，所用HCl溶液總體積為V₂ mL。寫出純堿樣品中NaHCO₃質量分數的計算式：NaHCO₃（%）=______________。

Answer 1

解析：（1）根據題干信息，NH₄HCO₃高于35 ℃時，會發生分解；若低于30 ℃，則反應速率太慢；控制溫度的方法一般是水浴加熱。

（2）保溫30分鐘的目的是使反應充分進行，由于NaHCO₃在水中的溶解度小，故靜置后只析出NaHCO₃，洗滌NaHCO₃晶體的目的是除去NaCl、NH₄Cl、NH₄HCO₃等雜質。

（3）過濾所得的母液中主要含NaHCO₃、NaCl、NH₄Cl、NH₄HCO₃，可加入HCl，得到NaCl和NH₄Cl。

（4）設混合物中含純堿的物質的量為x,NaHCO₃的物質的量為y,由反應式+H⁺====知x mol的純堿需耗mol的HCl，同時生成x mol的，再由+H⁺====CO₂↑+H₂O知，總量為（x+y）,其耗鹽酸量為（x+y），根據題意則有x+(x+y)=mol，即2x+y=;y=-2x=-2×=，所以m(NaHCO₃)=×M(NaHCO₃)，從而求出其質量分數。

答案：（1）NH₄HCO₃  分解  反應速率降低水浴加熱

（2）使反應充分進行  NaHCO₃的溶解度最小  NaCl、NH₄Cl、NH₄HCO₃

（3）NaHCO₃、NaCl、NH₄Cl、NH₄HCO₃  HCl

（4）×100%