Question

Ⅰ．现代工业常以氯化钠为原料制备纯碱，部分工艺流程如下：

已知NaHCO₃在低温下溶解度较小。

反应Ⅰ：NaCl+CO₂+NH₃+H₂ONaHCO₃↓+NH₄Cl，处理母液的两种方法：

（1）向母液中加入石灰乳，可将其中________循环利用。

（2）向母液中通入NH₃，加入细小的食盐颗粒并降温，可得到NH₄Cl晶体。试写出通入NH₃后，溶解度较小的酸式碳酸盐转变为溶解度较大的碳酸盐的离子方程式 ___________。

Ⅱ．某化学小组模拟“侯氏制碱法”，以NaCl、NH₃、CO₂和水等为原料以及下图所示装置制取NaHCO₃，然后再将NaHCO₃制成Na₂CO₃。

（1）装置丙中冷水的作用是          ；

（2）由装置丙中产生的NaHCO₃制取Na₂CO₃时，需要进行的实验操作有_______、洗涤、灼烧。NaHCO₃转化为Na₂CO₃的化学方程式为       ；

（3）若在（2）中灼烧的时间较短，NaHCO₃将分解不完全，该小组对一份加热了t₁ min的NaHCO₃   样品的组成进行了以下探究。

取加热了t₁ min的NaHCO₃样品29．6 g完全溶于水制成溶液，然后向此溶液中缓慢地滴加稀盐酸，并不断搅拌。随着盐酸的加入，溶液中有关离子的物质的量的变化如图所示。

则曲线a对应的溶液中的离子是___________（填离子符号下同）；曲线c对应的溶液中的离子是___________；该样品中NaHCO₃和Na₂CO₃的物质的量之比是            ； 21

（4）若取21．0 g NaHCO₃固体，加热了t₂ rnin后，剩余固体的质量为l4．8 g。如果把此剩余固体全部加入到200 mL 2 mol•L^—1的盐酸中，则充分反应后溶液中H⁺ 的物质的量浓度为____________（设溶液体积变化忽略不计）

Answer

Ⅰ（1）NH3

（2）HCO3–+NH3=NH4++CO32–

Ⅱ．（1）冷却，使碳酸氢钠晶体析出

（2）过滤 2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑

（3）Na+ HCO3- 1:2

（4）0．75 mol/L

【解析】

试题分析：Ⅰ（1）向分离出NaHCO3晶体后的母液NH4Cl中加入过量石灰乳，发生的反应有Ca（OH）2+2NH4Cl=2NH3↑+2H2O+CaCl2，最终产物为氯化钙、氨气，其中氨气可再利用，故答案为：NH3；

（2）通入NH3后，溶解度较小的酸式碳酸盐转变为溶解度较大的碳酸盐的离子方程式HCO3–+NH3=NH4++CO32–。

Ⅱ．（1）装置丙中冷水的作用是降温，使碳酸氢钠晶体析出。

（2）由装置丙中产生的NaHCO3发生的反应为，NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl；制取Na2CO3时需要过滤得到晶体，洗涤后加热灼烧得到碳酸钠；2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑

（3）溶液中有关离子的物质的量的变化为：钠离子始终不变，碳酸根离子减小，碳酸氢根离子浓度增大，当碳酸根离子全部转化为碳酸氢根离子，再滴入盐酸和碳酸氢根离子反应生成二氧化碳，碳酸氢根离子减小，所以c曲线表示的是碳酸氢根离子浓度变化；碳酸根离子浓度0．2mol/L；碳酸氢根离子浓度为0．1mol/L；样品中NaHCO3和Na2CO3的物质的量之比是1：2； 故答案为：Na+ ，HCO3-； 1：2；

（4）若取21g NaHCO3固体物质的量=21g/84g/mol=0．25mol，

加热了t1min后，剩余固体的质量为14．8g．依据化学方程式存在的质量变化计算：

2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O △m

 2   1           62

0．2mol  0．1mol           21g-14．8g

反应后NaHCO3物质的量=0．25mol-0．2mol=0．05mol；NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑；消耗氯化氢物质的量0．05mol；

Na2CO3物质的量=0．1mol，Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑，消耗氯化氢物质的量0．2mol；

剩余氯化氢物质的量=0．200L×2mol/L-0．05mol-0．2mol=0．15mol，剩余溶液中c（H+）=

0．15mol/0．2L=0．75mol/L故答案为：0．75mol/L

考点：工业制纯碱的原理分析，生产过程中的物质变化，混合物成分的分析判断和图象定量分析计算应用。