某制碱厂以岩盐水为主要原料生产纯碱(Na
2CO
3)和其他副产品.
(一)有关资料
原料岩盐水主要是含NaCl,此外还含有较多Na
2SO
4,以及少量CaCl
2和MgCl
2.
上述几种物质在不同温度时的溶解度数据如下表:
温度/℃ |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
溶 解 度 /g |
NaCl |
35.7 |
35.8 |
36.0 |
36.3 |
36.6 |
Na2SO4 |
4.5 |
9.6 |
20.2 |
40.8 |
48.4 |
CaCl2 |
59.5 |
65.0 |
74.5 |
100 |
116 |
MgCl2 |
52.9 |
53.8 |
54.8 |
56.0 |
58.0 |
(1)10℃时,饱和Na
2SO
4溶液中溶质的质量分数是
8.8%
8.8%
(精确到0.1%).
(二)生产工艺
(2)“降温”的目的是析出副产品“A晶体”,A的化学式是
Na2SO4
Na2SO4
;
(3)反应器中的反应为:NaCl+NH
3+CO
2+H
2O=NaHCO
3↓+NH
4Cl.再将NaHCO
3晶体转移出来后,加热所得固体即为工业纯碱.在整个生产工艺中没有涉及到的基本反应类型是
置换反应
置换反应
,可重复利用的是
CO2(或NaCl)
CO2(或NaCl)
(水除外,只需一种);
(4)在反应器中总是先通氨气,后通二氧化碳,原因是
因为氨气溶解度大,形成碱性环境便于二氧化碳溶解
因为氨气溶解度大,形成碱性环境便于二氧化碳溶解
.
(三)工业纯碱中杂质的判断:
(5)已知:NH
4Cl NH
3↑+HCl↑
实验步骤:
①取一定质量的纯碱样品,经多次充分加热后再称重,发现质量无变化;
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HNO
3,再滴加AgNO
3溶液,有白色沉淀.
由上述实验可确定纯碱样品含有杂质
NaCl
NaCl
(写化学式).
(四)含量测定
(6)称取纯碱样品21.3g于烧杯中,加入适量水将其溶解,然后逐滴加入溶质质量分数为14.6%的稀盐酸并不断用玻璃棒搅拌.先发生反应:Na
2CO
3+HCl=NaHCO
3+NaCl;后发生反应:NaHCO
3+HCl=NaCl+H
2O+CO
2↑.在上述过程中烧杯中溶液质量与加入稀盐酸质量的关系如图所示(不考虑CO
2的溶解),请你根据图甲提供的信息计算检测过程中产生CO
2的质量
8.8g
8.8g
.
(7)请通过计算并结合表判断此纯碱样品等级为
优等
优等
品.
工业纯碱标准(Na 2CO3%≥) |
优等品 |
一等品 |
合格品 |
99.2 |
98.8 |
98.0 |