Question

某校化学兴趣小组欲对食盐的用途进行探究，获得以下信息并对相关问题进行研究．
（一）用途之一：作调味品．
食盐的主要成份是NaCl，通过晾晒海水或煮盐井水、盐湖水等，可以蒸发除去水分得到粗盐．粗盐中含有难溶性杂质（泥沙等）和多种可溶性杂质（氯化镁、氯化钙等）．
【提出问题】如何才能将粗盐中难溶性杂质和可溶性杂质（氯化镁、氯化钙）除去，从而获得较纯的食盐晶体？
【资料准备】

20℃时，一些物质的溶解度
	OH-	CO32-
Na+	溶	溶
Ca2+	微	不
Mg2+	不	微

【实验方案】某同学为了提纯粗盐，设计了如下实验方案并进行实验．
【交流与表达】
（1）实验操作X的名称是

 

，该操作中要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和

 

．
（2）实验步骤③的主要目的是

 

（用化学方程式回答）；判断氢氧化钠溶液已过量的方法是

 

．
（3）有同学认为原实验方案不完善，做出这种评价的依据是

 

．
（二）用途之二：制备氯气．
工业上用电解饱和食盐水来制备氯气，可以得到多种化工产品，除氯气（Cl₂）外，还生成密度最小的气体，向反应后的溶液中滴加无色酚酞试液，溶液变红，请写出发生反应的化学方程式

 

．
（三）用途之三：工业制碱．
某厂采用“侯氏制碱法”生产化工产品--纯碱（Na₂CO₃）和化肥NH₄Cl．
【相关资料】
（1）NH₄Cl═NH₃↑+HCl↑
（2）已知20℃时有关物质的溶解度如下（气体指1体积水中能溶解的气体体积）

物质	NaCl	NaHCO3	NH4Cl	NH3	CO2
溶解度	36.0g	9.6g	37.2g	710	0.9

生产原理是：将NH₃和CO₂通入饱和食盐水中得到NaHCO₃和NH₄Cl的混合物，反应的化学方程式为：

 

；分离出NaHCO₃，加热制得纯碱．
生产流程如下

【问题讨论】：
（1）反应③中得到纯碱的化学方程式为：

 

．
（2）检验气体C的方法

 

．
（3）在反应②中，先通

 

气体，目的是

 

．
【组成确定】
（1）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；
（2）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．由上述实验可确定纯碱样品含有杂质

 

（写化学式）．
【含量测定】
称取纯碱样品10.8g加入适量水，再加入过量CaCl₂溶液，搅拌、过滤、洗涤、干燥后称得固体质量为10.0g，请通过计算判断此纯碱样品的纯度为

 

．（保留一位小数）
【总结反思】
某同学认为，在上述纯碱含量测定中，将CaCl₂溶液改为BaCl₂溶液，测定误差会减小，其理由是

 

．

Answer 1

考点：实验探究物质的性质或变化规律,过滤的原理、方法及其应用,碱的化学性质,氯化钠与粗盐提纯,盐的化学性质,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式,根据化学反应方程式的计算

专题：科学探究

分析：可以从物质的溶解性、复分解反应发生的条件等方面进行分析、判断，从而做出正确的解答．
生产原理：根据题中的叙述找出反应物、生成物书写方程式；
问题讨论：
（1）根据题中的反应原理找出反应物、生成物书写方程式；
（2）根据二氧化碳使澄清石灰水变浑浊的特性进行分析；
（3）先通入NH₃，使溶液呈碱性，更易吸收二氧化碳，目的是增大产量．
【组成确定】
据氯离子的检验方法分析回答；（5）根据挥发性气体C是二氧化碳，溶液D是可能含有NaCl等多种溶质的混合物，因为给出的信息不足无法判断其具体组成，但二氧化碳和氯化钠在上述生产流程中都可以循环使用进行分析；
【含量测定】
利用化学方程式可以求出纯碱的质量；
总结反思：等质量的碳酸钠与氯化钡反应产生的碳酸钡沉淀质量大，称量时的（相对）误差小．

解答：解：（一）（1）实验操作X的名称是过滤，该操作中要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗．
（2）实验步骤③的主要目的是除去氯化镁，氢氧化钠和氯化镁反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钠，反应的化学方程式为：MgCl₂+2NaOH═Mg（OH）₂↓+2NaCl．判断氢氧化钠溶液已过量的方法是：取样品少许，加入试管中，滴加酚酞试液，溶液变红色．
（3）做出这种评价的依据是：在除去MgCl₂和CaCl₂的同时，又引入了新的杂质NaOH和Na₂CO₃．
（二）由题意知，反应物为氯化钠和水，反应条件为通电，生成物为氯气、氢气和氢氧化钠，反应的化学方程式为：2NaCl+2H₂O

通电  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑
（三）生产原理：氯化钠、氨气、二氧化碳和水反应生成碳酸氢钠和氯化铵，故答案为：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
问题讨论：
（1）碳酸氢钠在加热的条件下生成碳酸钠、水和二氧化碳，故答案为碳酸氢钠在加热的条件下生成碳酸钠、水和二氧化碳，故答案为：2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑
（2）由图知，C为二氧化碳气体，检验二氧化碳气体的方法是将气体通入澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊．
（3）在反应②中，先通入NH₃，目的是增大产量．
【组成确定】
（2）由题意可知，滴加AgNO₃溶液，有白色沉淀，此沉淀即AgCl，所以反应物中一定有氯离子，由题意可知，向该溶液中加入过量稀HNO₃反应物，并且样品完全溶于水，由此可以推断纯碱样品含有杂质NaCl
【含量测定】
解：设Na₂CO₃的质量为x
Na₂CO₃+CaCl₂=CaCO₃↓+2NaCl
106           100
x             10.0g
106：100=x：10.0g
解得：x=10.6g  

10.6g

10.8g

×100%=98.1%，
【总结反思】
等质量的碳酸钠与氯化钡反应产生的碳酸钡沉淀质量大，称量时的（相对）误差小．
故答案为：（一）（1）过滤   漏斗
（2）MgCl₂+2NaOH═Mg（OH）₂↓+2NaCl      取样品少许，加入试管中，滴加酚酞试液，溶液变红色．
（3）在除去MgCl₂和CaCl₂的同时，又引入了新的杂质NaOH和Na₂CO₃（或在除去Ca²⁺和Mg²⁺的同时又引入了新的杂质离子OH^-和CO₃^2-）
（二）2NaCl+2H₂O

通电  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑
（三）NH₃+CO₂+NaCl+H₂O═NaHCO₃↓+NH₄Cl
（1）2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑
（2）将气体C通入澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊．
（3）NH₃ 增大产量（其它意思相近的表述，也可得分，如增大CO₂的溶解量）
NaCl；98.1%；  等质量的碳酸钠与BaCl₂反应产生的沉淀质量大，称量时的（相对）误差小（（1分），其他意思相近的表述，也可得分）

点评：本题涉及除杂、化学方程式的书写、反应进行情况的检验、复分解反应等方面的知识，比较难，是综合性题目．