Question

追踪科学家的足迹
材料1：纯碱的产量是衡量一个国家化学工业发展水平的重要指标．下面是实验室摸拟侯氏制碱法生产原理的主要过程：
（1）20℃时，向浓氨水中通入足量的二氧化碳得到NH₄HCO₃饱和溶液；
②向NH₄HCO₃饱和溶液中加入食盐细粒，并不断搅拌，直到NaHCO₃结晶析出完毕；
③将析出的晶体过滤，得到晶体和滤液，洗涤晶体，然后将晶体放在试管中充分加热，得到Na₂CO₃；
④向③的滤液中加入食盐细粒，析出NH₄CI晶体，过滤，得到NH₄CI．
材料2：四种盐在不同温度下的溶解度表．

温度 盐 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

试回答下列问题：
（1）在实验室中，你选择的制备C0₂反应的化学方程式为______．在工业生产中，要获得生产纯碱的原料CO2你认为最经济实用的方法是以______为原料，该反应的化学方程式为______ CaO+CO₂↑

Answer

（1）根据实验室制二氧化碳的原理回答前一空；根据工业生产要求经济实用，判断原料并书写反应方程式．
（2）A、根据生产过程的步骤④判断．
B、根据氯化铵的组成判断．
C、根据碳酸氢钠分解制纯碱的条件判断．
（3）根据氯离子的检验方法回答．
（4）根据碳酸氢钠和氯化钠的电离回答前一空；根据碳酸氢钠是在溶液饱和后析出，溶液中的溶质为氯化铵和碳酸氢钠回答第二空；根据复分解反应类型书写最后的方程式．
（5）根据方程式NH4HCO3+NaCl═NH4Cl+NaHCO3↓和有关数计算出溶液中两种产物的质量，再根据其溶解度判断是否能析出．
【解析】
（1）实验室制二氧化碳要求纯度高，便于收集，一般用石灰石或大理石（主要成分是碳酸钙）与稀盐酸反应，生成氯化钙、水、二氧化碳，方程式为：CaC03+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O；工业生产中需二氧化碳对纯度要求不高，但要考虑成本和是否能大量生产，所以用高温煅烧石灰石的方法，方程式为：CaCO3CaO+CO2↑．
（2）A、生产过程步骤④得到的氯化钠溶液可作为步骤②制碳酸氢钠的原料循环使用，所以正确．
B、副产品是氯化铵，其中含有氮元素，是一种氮肥，所以正确．
C、步骤③碳酸氢钠分解制纯碱时需要加热，所以错误．
（3）检验③中的白色粉末中是否含有氯化钠，实际上是检验氯离子的存在，方法为：取③中色粉末少许于试管中加入稀硝酸化，再滴入硝酸银溶液，若不产生生白色沉淀证明不含氯化钠，反之则含氯化钠．
（4）在NH4HCO3和NaCl的混合溶液中，前者是以NH4+、HCO3-形式存在的，后者是以Na+、C1-形式存在的，所以溶液中含有的离子是NH4+、HCO3-、Na+、C1-；在③中，碳酸氢钠析出，将析出的晶体过滤后，溶液中数量减少的离子是碳酸氢钠电离出来的，有HCO3-、Na+；由碳酸氢钠是饱和后才析出的，滤液中仍然存在部分碳酸氢钠，溶液中含有的离子有NH4+、HCO3-、Na+、C1-；②中碳酸氢钠析出，可看作是生成了沉淀，是碳酸氢铵和氯化钠发生了复分解反应，方程式为：NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓．
（5）【解析】
设21gNH4HCO3完全转化能生成NaHCO3的质量为x，能生成NH4Cl的质量为y
NH4HCO3+NaCl═NH4Cl+NaHCO3
79            53.5   84
21g            y     x
X=22.3g
Y=14.2g
根据四种物质的溶解度，20℃时，1OOg水最多能溶解9.6gNaHCO3，37.2gNH4Cl．因为22.3＞9.6g，所以有NaHC03析出．
理论上可析出NaHC03的质量：22.3g-9.6g=12.7g，因为14.2g＜37.2g，NH4Cl没有达到饱和状态，所以不可能有NH4Cl析出．
故答案为：
（1）CaC03+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O；石灰石；CaCO3CaO+CO2↑；
（2）AB；
（3）取③中色粉末少许于试管中加入稀硝酸化，再滴入硝酸银溶液，若不产生生白色沉淀证明不含氯化钠，反之则含氯化钠；
（4）NH4+、HCO3-、Na+、C1-；HCO3-、Na+；NH4+、HCO3-、Na+、Cl-；NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓；
（5）【解析】
设21gNH4HCO3完全转化能生成NaHCO3的质量为x，能生成NH4Cl的质量为y
NH4HCO3+NaCl═NH4Cl+NaHCO3
79            53.5   84
21g            y     x
X=22.3g
Y=14.2g
根据四种物质的溶解度，20℃时，1OOg水最多能溶解9.6gNaHCO3，37.2gNH4Cl．因为22.3＞9.6g，所以有NaHC03析出．
理论上可析出NaHC03的质量：22.3g-9.6g=12.7g，因为14.2g＜37.2g，NH4Cl没有达到饱和状态，所以不可能有NH4Cl析出．