Question

（14分）某校化学兴趣小组参观制碱厂后，获得以下信息并对相关问题进行研究。

【查阅资料】

①该厂采用“侯氏制碱法”生产的化工产品为纯碱和氯化铵。

②生产原料粗盐中含有少量可溶性杂质（MgCl₂和CaCl₂）及不溶性杂质。

③生产原理：NaCl+ NH₃ + CO₂ + H₂O= NaHCO₃↓+ NH₄Cl，分离得晶体A，并使其充分受热，即可分解制得纯碱及两种常见的氧化物，此反应的化学方程式为        。

④氯化铵分解的化学方程式是NH₄Cl  ^△  NH₃↑+HCl↑。

⑤部分生产流程如下图所示：

【问题讨论】

（1）溶液A中的溶质有NaCl和      、     ，操作Ⅱ的名称为      。

（2）上述流程中NaOH溶液的作用是除去粗盐中的         。

（3）写出加入Na₂CO₃溶液所发生反应的化学方程式                     。

（4）上述生产流程中可循环使用的是      （填序号）。

A．CO₂        B．NH₃        C．HCl         D．NaOH        

（5）根据上述信息，请你设计实验区分碳酸钠和碳酸氢钠:

实验步骤	实验现象	实验结论

【组成确定】

称取一定质量的纯碱样品，经多次充分加热后，再称重，质量无变化；另取少量纯碱样品加入适量水，样品完全溶解，向该溶液中加入过量稀HNO₃，再滴加AgNO₃溶液，有白色沉淀。    

（6）由上述实验可确定纯碱样品含有杂质      （写化学式）。

【含量测定】

同学们为了测定该纯碱样品的纯度（假定只有（6）中的杂质），设计了如下实验：

（7）甲组实验：取10.0 g纯碱样品，向其中加入过量的盐酸，直至样品中无气泡冒出。充分加热蒸发所得物质并干燥、冷却至室温后称量，所得固体质量为10.9 g。计算样品中碳酸钠的质量分数为（写出计算过程，结果保留一位小数）。               

（8）乙组实验：取10.0 g纯碱样品，利用右图所示装置，测出反应后装置C增重了3.5g（所加试剂均足量）。实验结束后，发现乙组测定的碳酸钠质量分数偏小，其原因是         。

Answer

③2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O（1分）

（1）①NaOH、Na2CO3 （1分，各0.5分）         ②过滤（1分）

（2）MgCl2（1分）

（3）Na2CO3 + CaCl2 = CaCO3↓+ 2NaCl（1分）

（4）A B C （1分，漏选得0.5分，错选不得分）

（5）（3分，答出其中一种物质的现象及结论均给分）

实验步骤

实验现象

实验结论

取少量样品中的一种放入试管中，塞上带导管的单孔塞，导管另一端伸入澄清石灰水中。加热固体并观察现象。

产生无色气泡，澄清石灰水变浑浊

该样品是NaHCO3

无现象

该样品是Na2CO3

（6）NaCl（1分）

（7）87.0%  （共3分，计算过程2分），无“设”、“答”共扣0.5分。）

（8）生成的二氧化碳气体没有完全被C中的烧碱吸收。（无气体驱赶装置等合理解答也可）（1分）

【解析】

根据NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl可知碳酸氢钠溶解度很小可看成沉淀，并使其充分受热，即可分解制得纯碱及两种常见的氧化物，所以反应是碳酸氢钠分解，反应物是碳酸氢钠，生成物是碳酸钠，水、二氧化碳，用观察法配平，二氧化碳后面标上上升符号；

（1）由于氢氧化钠与氯化镁反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钠，碳酸钠与氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠，所以生成物中的溶质一定含有氯化钠，又因为氢氧化钠和碳酸钠都是过量的所以溶质中还含有氢氧化钠和碳酸钠；由于产生了两种沉淀，所以通过过量除去即可；

（2）氢氧化镁属于沉淀，所以加入氢氧化钠是为了与粗盐中的氯化镁反应，将氯化镁除去的；

（3）由于碳酸钙是沉淀，加入碳酸钠是与氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠，为了除去钙离子，用观察法配平即可；

（4）由于碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、水、二氧化碳，而参加反应的反应物中含有二氧化碳，所以二氧化碳可以作为循环使用；氯化铵分解能生成氨气、氯化氢，又因为氨气和氯化氢在反应物中都出现过，所以也可作为循环使用的物质；

（5）碳酸氢钠受热易分解并且生成二氧化碳，碳酸钠受热不易分解，所以取少量样品中的一种放入试管中，塞上带导管的单孔塞，导管另一端伸入澄清石灰水中．加热固体并观察现象．如果石灰水变浑浊说明固体是碳酸氢钠，如果不变浑浊说明是碳酸钠；

（6）向该溶液中加入过量稀HNO3，再滴加AgNO3溶液，有白色沉淀说明该沉淀是氯化银沉淀，因为不溶于硝酸的沉淀有：硫酸钡和氯化银；所以说明物质中含有氯离子即氯化钠；

（7）设参加反应的碳酸钠的质量为X则：

Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑

106           117                 固体质量增加117-106=11

X                                 固体质量增加10.9g-10g=0.9g

根据：106 /11 =X/ 0.9g    解得X=8.7g，所以碳酸钠的质量分数为8.7g /10g ×100%=87%；

（8）生成的二氧化碳气体没有完全被C中的烧碱吸收，所以质量的增加量少了，二氧化碳的质量少了，计算出来的碳酸钠的质量就少了，所以结果偏小．