我国化学家侯德榜改进国外的纯碱生产工艺.生产流程可简要表示如图1:(1)写出上述流程中循环Ⅱ物质X的电子式.沉淀池中发生的化学反应方程式为:CO2+NH3+NaCl+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl．(2)向母液中通入氨气.加入细小食盐颗粒.冷却析出副产品.则副产品为NH4Cl．(3)流程中设计了Ⅰ循环的目的是提高原料氯化钠的利用率� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

13．我国化学家侯德榜改进国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如图1：

（1）写出上述流程中循环Ⅱ物质X的电子式

，沉淀池中发生的化学反应方程式为：CO₂+NH₃+NaCl+H₂O═NaHCO₃↓+NH₄Cl．
（2）向母液中通入氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，则副产品为NH₄Cl．
（3）流程中设计了Ⅰ循环的目的是提高原料氯化钠的利用率．
（4）用离子方程式表示Na₂CO₃溶液呈碱性的原因CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-．
（5）在Na₂CO₃溶液中存在多种粒子，下列各粒子浓度关系正确的是BC（填序号）．
A．c（Na⁺）=2c（CO₃^2-） B．c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（HCO₃^-）
C．c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺） D．c（OH^-）-c（H⁺）=c（HCO₃^-）+c（H₂CO₃）
（6）某同学设计的测定样品中碳酸钠含量的方法如图2．设滴定管的起始读数为V₁ mL，终点读数为V₂ mL，注射器测定排出的气体为V₃ mL（已转化成标准状况），称得样品质量为m g，则原样品中碳酸钠的质量分数的表达式为$106×\frac{{V}_{3}-（{V}_{2}-{V}_{1}）}{22400m}×100%$（用含V₁、V₂、V₃、m的代数式表示，反应前后溶液密度的变化忽略不计）．

分析（1）二氧化碳是反应的原料同时也是反应的副产物，可以循环利用，结合流程图可知上述流程中循环Ⅱ物质X是二氧化碳，二氧化碳中存在两个碳氧双键；发生的化学反应为饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳析出碳酸氢钠晶体；
（2）根据反应方程式确定母液中的溶质，根据氨气溶于水后生成氨水，氨水电离成铵根，增大铵根的浓度有利于氯化铵的析出来分析；
（3）提高原料的利用率，可以用循环使用的方法；
（4）碳酸钠为强碱弱酸盐，碳酸根离子水解导致溶液呈碱性；
（5）Na₂CO₃在溶液中电离水解：Na₂CO₃=2Na⁺+CO₃^2-；CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-；H₂O?H⁺+OH^-结合物料守恒、电荷守恒解答；
（6）找出二氧化碳的体积，根据碳守恒计算出碳酸钠的物质的量，根据m=nM计算碳酸钠的质量，即可求出碳酸钠的质量分数．

解答解：（1）由于在联合制碱法中二氧化碳是反应的原料同时也是反应的副产物，可以循环利用，所以上述流程中循环Ⅱ物质X是二氧化碳，二氧化碳为直线型结构，分子中存在两个碳氧双键，二氧化碳的电子式为：；沉淀池中发生的化学反应为饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳析出碳酸氢钠晶体，反应方程式为NH₃+H₂O+CO₂+NaCl=NH₄Cl+NaHCO₃↓，
故答案为：；NH₃+H₂O+CO₂+NaCl=NH₄Cl+NaHCO₃↓；
（2）根据NH₃+H₂O+CO₂+NaCl═NH₄Cl+NaHCO₃↓及流程图知，母液中溶质为氯化铵，向母液中通氨气加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通入的氨气和水反应生成一水合氨，一水合氨电离出铵根离子，铵根离子浓度增大有利于析出氯化铵，
故答案为：NH₄Cl；
（3）循环Ⅰ是将未反应的氯化钠返回沉淀池中，提高原料氯化钠的利用率，
故答案为：提高原料氯化钠的利用率；
（4）碳酸钠为强碱弱酸盐，钠离子不水解、碳酸根离子水解导致溶液呈碱性，水解离子方程式为：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，
故答案为：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；
（5）A．Na₂CO₃=2Na⁺+CO₃^2-，但碳酸根离子水解，故离子浓度大小关系为：c（Na⁺）＞2c（CO₃^2-），故A错误；
B．由于盐类的水解程度很小，且溶液中存在两步水解：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，以第一步水解为主，故离子浓度大小关系为：c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺），故B正确；
C．碳酸根离子水解生成碳酸氢根离子和氢氧根离子，溶液显碱性，c（OH^-）＞c（H⁺），溶液中存在两步水解：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，以第一步水解为主，所以c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺），故C正确；
D．Na₂CO₃本身不含氢离子和氢氧根，故溶液中所有的氢原子和氢氧根均来自于水且相等，由于CO₃^2-水解后的存在形式为CO₃^2-、HCO₃^-、H₂CO₃，故有：c（H⁺）+c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃）=c（OH^-），即：c（OH^-）-c（H⁺）=c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃），故D错误；
故答案为：BC；
（6）盐酸排出的空气的体积是（V₂-V₁）mL，产生的二氧化碳的体积是V₃-（V₂-V₁），根据碳原子守恒，碳酸钠的物质的量是：$\frac{V_{3}-（V_{2}-V_{1}）}{22400}$mol，原样品中碳酸钠的质量分数为：$106×\frac{{V}_{3}-（{V}_{2}-{V}_{1}）}{22400m}×100%$，
故答案为：106×$\frac{V3-（V2-V1）}{22400m}$×100%．

点评本题考查了侯氏制碱法反应原理及碳酸钠含量的测定，涉及了化学方程式的书写、质量分数的计算等知识，内容较多，注意（5）根据物料守恒、电荷守恒解答为高频考点，题目难度中等．

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