Question

根据侯德榜制碱法原理，实验室制备纯碱（Na₂CO₃）的主要步骤是：：将配制好的饱和NaCl溶液倒入烧杯中加热，控制温度在30-35℃，搅拌下分批加入研细的NH₄HCO₃固体，加料完毕后，继续保温30分钟，静置、过滤得NaHCO₃晶体．用少量蒸馏水洗涤除去杂质，经过处理后，转入蒸发皿中，灼烧2小时，得Na₂CO₃固体．
四种盐在不同温度下的溶解度（g）表

温度 溶解度 盐	0℃	10℃	20℃	30℃	40℃	50℃	60℃	100℃
NaCl	35.7	35.8	36.0	36.3	36.6	37.0	37.3	39.8
NH4HCO3	11.9	15.8	21.0	27.0	①	--	--	--
NaHCO3	6.9	8.1	9.6	11.1	12.7	14.5	16.4	--
NH4Cl	29.4	33.3	37.2	41.4	45.8	50.4	55.3	77.3

已知：
1、①温度高于35℃NH₄HCO₃会分解．
2、碳酸氢钠受热分解：2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑
（1）饱和NaCl溶液中加入NH₄HCO₃固体，发生了复分解反应，生成NaHCO₃晶体，写出其中发生反应的化学方程式

 

．
（2）加料完毕后，继续保温30分钟，目的是

 

，用蒸馏水洗涤NaHCO₃晶体的目的是除去杂质，杂质中一定含有的物质是

 

（以化学式表示）．
（3）过滤掉NaHCO₃晶体后的滤液中还有一定量的NaHCO₃溶解在水中，此时可向滤液中加入一定量的

 

，并作进一步处理，使NaCl溶液循环使用．
（4）某小苏打样品中混有少量碳酸钠，取药品2.0g加热到质量不再减少为止，共收集到二氧化碳气体0.22L（二氧化碳的密度为2.0g/L）．向加热后的剩余固体中加入一定量质量分数为3.65%的稀盐酸，使其恰好完全反应，求消耗该稀盐酸的质量是多少克？

Answer 1

分析：（1）根据复分解反应的特征书写方程式；
（2）加料完毕后，继续保温一段时间为使反应充分进行，使反应完全；用蒸馏水洗涤NaHCO₃晶体中杂质，此反应中杂质一定有反应生成的NH₄Cl；
（3）过滤除去析出的碳酸氢钠后所得的母液主要成分为NaHCO₃，加入盐酸后产生氯化钠，氯化钠可以重复使用；
（4）根据二氧化碳的体积计算二氧化碳的质量，然后根据化学方程式计算水的质量，固体的质量减去二氧化碳和水的质量就是碳酸钠的质量，然后依据反应的方程式计算盐酸的质量分数．

解答：解：（1）饱和NaCl溶液中加入NH₄HCO₃固体，发生了复分解反应，生成NaHCO₃晶体和氯化铵，反应的方程式为：NaCl+NH₄HCO₃═NaHCO₃+NH₄Cl；
（2）加料完毕后，继续保温30分钟，可以使反应充分进行，使反应完全；用蒸馏水洗涤NaHCO₃晶体中杂质，此反应中杂质一定有反应生成的NH₄Cl；
（3）过滤除去析出的碳酸氢钠，所得的母液主要成分为NaHCO₃，加入盐酸后，碳酸氢钠转化为氯化钠，并作进一步处理，使NaCl溶液循环使用；
（4）解：生成二氧化碳的质量=0.22L×2.0g/L=0.44g
设样品中小苏打分解生成水的质量为X
 2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑         
　　　　　　　　　　18   44
　　　　　　　　　　X  0.44g

18

44

=

X

0.44g

　　　　　X=0.18g                
剩余固体全部为碳酸钠，其质量为：2.0g-0.44g-0.18g=1.38g      
设消耗盐酸的质量为y
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
106    73
 1.38g  3.65%×y

106

73

=

1.38g

3.65%×y

      y=26.4g                 
答：消耗该稀盐酸的质量是26.4g．

故答案为：（1）NaCl+NH₄HCO₃═NaHCO₃+NH₄Cl；
（2）使反应充分发生；    NH₄Cl；
（3）盐酸；
（4）解：生成二氧化碳的质量=0.22L×2.0g/L=0.44g
设样品中小苏打分解生成水的质量为X
 2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑         
　　　　　　　　　　18   44
　　　　　　　　　　X  0.44g

18

44

=

X

0.44g

　　　　　X=0.18g                
剩余固体全部为碳酸钠，其质量为：2.0g-0.44g-0.18g=1.38g      
设消耗盐酸的质量为y
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
106    73
 1.38g  3.65%×y

106

73

=

1.38g

3.65%×y

      y=26.4g                 
答：消耗该稀盐酸的质量是26.4g．

点评：本题考查学生根据侯氏制碱法的基本过程进行解题，学生能利用各种物质常见的溶解度结合相关物质的性质和物质的质量分数来计算是解题的关键，难度稍大．