Question

某制碱厂以海水为主要原料生产纯碱（碳酸钠）和其他副产品．
（一）将海水进行处理后获得精盐水．海水中，除氯化钠外，还含有氯化镁、氯化钙、硫酸钠等杂质．其处理的主要流程如图1：
（1）加入氢氧化钠溶液的目的是______．
（2）操作Ⅰ所得的沉淀是混合物，其成分有（至少写两种）：______．
（3）向滤液中滴加稀盐酸目的是______．
（二）将精盐水制成饱和溶液，先向其中通入足量的氨气，再向其中通入足量的二氧化碳至有大量晶体（碳酸氢钠，NaHCO₃）析出；将晶体转移出来后，加热至不再有气体产生，所得固体即为纯碱．
（4）制碱过程中获得的副产品可做化肥，其化学式为______．
（5）加热碳酸氢钠获得纯碱的化学方程式为______ Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O

Answer 1

【答案】分析：（一）根据除杂的原则，利用复分解反应将杂质离子镁离子、钙离子、硫酸根离子和新增的钡离子一一转化成沉淀除去，经过滤后再利用稀盐酸 将过量的氢氧化钠和碳酸钠除去；
（二）根据氨碱法制纯碱的原理分析回答；
组成确定    （6）确定纯碱样品含有的杂质，可用反向思维方法，先确定白色沉淀，再推断杂质是什么进行分析；
含量测定    （7）利用质量守恒定律计算出二氧化碳的质量，再根据化学方程式计算出碳酸钠的质量分数，确定其等级；
总结反思    （8）从题意用玻璃棒搅拌能减小实验误差来分析．
解答：解：（1）海水中存在的杂质离子有硫酸根离子、镁离子和钙离子，可通过加入氯化钡、氢氧化钠和碳酸钠逐一转化成沉淀除去，故加氢氧化钠的目的是：除去杂质氯化镁；
（2）因硫酸根离子与钡离子会生成硫酸钡沉淀，镁离子与氢氧根离子生成氢氧化镁沉淀，钙离子与碳酸根离子生成碳酸钙沉淀，又因碳酸钠还能与过量的除杂试剂氯化钡反应生成碳酸钡沉淀，故过滤后的沉淀物有：硫酸钡、氢氧化镁、碳酸钙和碳酸钡；
（3）加稀盐酸的目的是除去过量的试剂氢氧化钠和碳酸钠以得到精盐水；
（4）根据氨碱法制纯碱的原理：NaCl+NH₃+H₂O+CO₂=NaHCO₃+NH₄Cl  副产物为：NH₄Cl；
（5）加热碳酸氢钠的化学方程式为：2NaHCO₃Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O；
（6）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，并且样品完全溶于水，由此可以推断纯碱样品含有杂质NaCl，故答案为：NaCl；
（7）从坐标读出烧杯总质量的变化为：172.5-163.7=8.8g 是生成二氧化碳的质量．
设产生8.8克二氧化碳需碳酸钠的质量X
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
   106                  44
x                  8.8g    
106：44=x：8.8g
x=21.2g
Na2CO3%=×100%=98.6%
因：98.0%＜98.6%＜98.8%
所以此样品为合格品．
（8）碳酸钠的质量分数取决于碳酸钠的质量与样品质量的比值，样品的质量不能改变，只可能是测得碳酸钠的质量，从题意用玻璃棒搅拌能减小实验误差的角度看，应该是促使纯碱与盐酸充分反应，同时有利于二氧化碳的逸散．
故答案为：（1）除去杂质氯化镁；（2）硫酸钡、氢氧化镁、碳酸钙和碳酸钡；（3）除去滤液中的NaOH和Na₂CO₃；
（4）NH4Cl；（5）2NaHCO₃Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O；（6）NaCl；（7）合格，从坐标读出烧杯总质量的变化为：172.5-163.7=8.8g 是生成二氧化碳的质量．
设产生8.8克二氧化碳需碳酸钠的质量为X
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
   106                 44
x                  8.8g    
106：44=x：8.8g
x=21.2g
Na₂CO3%=×100%=98.6%
因：98.0%＜98.6%＜98.8%
所以此样品为合格品．
（8）促使纯碱与盐酸充分反应，同时有利于二氧化碳的逸散．
点评：本题难度较大，主要考查了物质的分离操作和除去杂质的方法，要根据物质的性质选择适当的方法进行解答，培养学生对知识的应用和理解的能力；在书写化学方程式及计算过程一定要规范．