Question

9．用芒硝（Na₂SO₄•10H₂O）制备纯碱、铵明矾的生产工艺流程图如图所示：

（1）溶液C中的溶质主要是NH₄HCO₃．
（2）铵明矾的溶液呈酸性，铵明矾可用于净水，用离子方程式说明原理Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃（胶体）+3H⁺．
（3）过程Ⅰ反应温度不能超过40℃，主要原因是NH₄HCO₃易受热分解．
（4）运用化学平衡原理解释Na₂SO₄溶液稍过量的原因HCO₃^2-（aq）+Na⁺（aq）?NaHCO₃（s），Na⁺浓度增大平衡向正反应方向移动
（5）滤液E中溶质离子为NH₄⁺、SO₄^2-
（6）写出工艺流程中焙烧的反应方程式2NaHCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O．

Answer 1

分析 碳酸氢铵溶液中加入硫酸钠，过滤得到滤渣与溶液A，而滤渣焙烧得到碳酸钠与二氧化碳，可知滤渣为NaHCO₃，过程I利用溶解度不同发生复分解反应：2NH₄HCO₃+Na₂SO₄=2NaHCO₃↓+（NH₄）₂SO₄ ，滤液A中含有（NH₄）₂SO₄ 及溶解的NH₄HCO₃，加入硫酸，调节pH使NH₄HCO₃转化二氧化碳与（NH₄）₂SO₄ ，得到溶液B为（NH₄）₂SO₄ 溶液，再加入硫酸铝得铵明矾，D中主要为剩余的NH₄HSO₄、Al₂（SO₄）₃，用氨水调节pH得到氢氧化铝沉淀与硫酸铵，硫酸铵循环利用，二氧化碳用氨水稀释得到C溶液碳酸氢铵循环利用，据此分析解答．

解答 解：（1）溶液C中的溶质主要是NH₄HCO₃，故答案为：NH₄HCO₃；
（2）铵明矾溶液中铝离子水解：Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃（胶体）+3H⁺，破坏水的电离平衡，溶液呈酸性，生成Al（OH）₃（胶体）吸附水中杂质，可用于净水；
故答案为：酸； Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃（胶体）+3H⁺；
（3）NH₄HCO₃易受热分解，故反应应控制温度不能超过40℃，
故答案为：NH₄HCO₃易受热分解；
（4）在平衡体系中增加一种反应物的浓度，反应正向进行，提高另外反应物的转化率，HCO₃^2-（aq）+Na⁺（aq）?NaHCO₃（s），Na⁺浓度增大平衡向正反应方向移，故答案为：HCO₃^2-（aq）+Na⁺（aq）?NaHCO₃（s），Na⁺浓度增大平衡向正反应方向移动；
（5）A为（NH₄）₂SO₄和剩余的硫酸盐和碳酸盐，B主要为NH₄HSO₄，D主要为剩余的NH₄HSO₄、Al₂（SO₄）₃，E为（NH₄）₂SO₄，溶液E中的溶质离子为：NH₄⁺、SO₄^2-，故答案为：NH₄⁺、SO₄^2-；
（6）滤渣焙烧得到碳酸钠与二氧化碳，可知滤渣为NaHCO₃，则焙烧的反应方程式为2NaHCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，故答案为：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O．

点评 本题考查制备实验方案设计、物质组成的测定，明确工艺流程原理是解题关键，综合考查学生分析解决问题的能力，题目难度中等．