Question

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．
产品原理：该厂采用“侯氏制碱法”生产化工产品--纯碱（Na₂CO₃）和化肥NH₄Cl．
生产原理是：将NH₃和CO₂通入饱和食盐水中得到NaHCO₃晶体和NH₄Cl溶液，反应的化学方程式为：

NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl

；后分离出NaHCO₃，加热制得纯碱．
生产流程：

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

问题讨论：
（1）操作Ⅰ、Ⅱ中，相同操作的名称为

过滤

．反应①中发生了两个反应，写出其中一个化学方程式：

NaOH+HCl═NaCl+H₂O或Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑

，反应①加适量的盐酸，适量是指

滴到无气泡放出为止

．
（2）检验挥发性气体C的方法

将气体通入澄清石灰水中，观察是否变浑浊

．
（3）上述生产流程中可循环使用的是

AB

（填序号）．
A．挥发性气体C；  B．溶液D； C．氢氧化镁；D．化肥NH₄Cl
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

NaCl

（写化学式）．
含量测定：

	实验一	实验二	实验三	实验四
固体混合物溶液质量	100g	100g	100g	100g
加入CaCl2溶液质量	10g	20g	30g	40g
生成的沉淀的质量	4g	m	10g	10g

称取该纯碱样品44g固体混合物，加水配成400g溶液，平均分为四份，然后分别加入一定质量分数的CaCl₂溶液，实验数据见表：
请分析表中数据回答并计算：
（1）m=

8

g；
（2）在实验三中，完全反应后所得溶液中溶质氯化钠的质量分数是多少？（要求写计算过程，结果保留0.1%）
总结反思：
请通过计算并结合下表判断此纯碱样品等级为

优等

品，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．

工业纯碱标准：（Na2CO3% ）
优等品	一等品	合格品	次品
≥95	≥80	≥75	≤40

Answer 1

分析：根据纯碱的制取以及有关的物质的性质进行分析，
问题讨论：过滤是分离不溶性固体和液体的方法，氢氧化钠和碳酸钠都能与盐酸发生化学反应，盐酸能与碳酸钠反应生成二氧化碳气体；二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊；
组成确定：根据表格提供的数据分析得出m的值，通过计算碳酸钠的含量，确定其等级．

解答：解：【产品原理】将NH₃和CO₂通入饱和食盐水中得到NaHCO₃晶体和NH₄Cl溶液，该反应是氯化钠、氨气、二氧化碳和水反应生成碳酸氢钠和氯化铵，故填：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
【问题讨论】（1）（1）操作Ⅰ、Ⅱ中，都是得到了固体和液体，属于过滤法分离混合物，溶液中的氢氧化钠和碳酸钠都能与盐酸反应，碳酸钠与盐酸反应生成二氧化碳气体，滴入的盐酸当无气泡冒出时为止，故填：过滤，NaOH+HCl═NaCl+H₂O或Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑，滴到无气泡放出为止；
（2）碳酸氢钠受热分解生成的二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，故检验二氧化碳使用的是石灰水，故填：将气体通入澄清石灰水中，观察是否变浑浊；
（3）A、得到的挥发性气体C是二氧化碳，可以循环利用；
B、得到的溶液D中含有氯化钠，可以循环利用；
C、氢氧化镁不能循环利用；
D、氯化铵是反应的副产物，不能循环利用；
故填：A．B
【组成确定】：得到的产物与酸化的硝酸银溶液反应产生了白色沉淀，则可以推出样品中含有氯化钠，故填：NaCl；
【含量测定】（1）根据表格可以看出，实验一中10g氯化钙溶液生成沉淀的质量是4g，实验三中30g氯化钙溶液生成沉淀的质量是10g，表明实验二中的氯化钙溶液全部参加反应且生成沉淀的质量是8g，故填：8；
（2）解：设参加反应的Na₂CO₃的质量为x，生成的氯化钠的质量为y
Na₂CO₃+CaCl₂=CaCO₃↓+2NaCl
106          100   117
x           10g    y

106

x

=

100g

10g

=

117

y

解得：x=10.6g          y=11.7g                       
NaCl%=

11.7g+(11g-10.6g)

100g+30g-10g

×100%
=10.1%       
答：氯化钠的质量分数为10.1%；
【总结反思】碳酸钠的含量为：

10.6g

11g

×100%≈96.4%＞95%，故该纯碱样品为优等，故填：优等．

点评：本题考查了纯碱的制取以及纯碱含量的有关计算，题目不是太难，但是综合性比较强，完成此题，可以依据已有的知识结合物质的性质进行．