Question

某制碱厂以海水为主要原料生产纯碱（碳酸钠）和其他副产品．
（一）将海水进行处理后获得精盐水．海水中，除氯化钠外，还含有氯化镁、氯化钙、硫酸钠等杂质．其处理的主要流程如图1：
（1）加入氢氧化钠溶液的目的是______．
（2）操作Ⅰ所得的沉淀是混合物，其成分有（至少写两种）：______．
（3）向滤液中滴加稀盐酸目的是______．
（二）将精盐水制成饱和溶液，先向其中通入足量的氨气，再向其中通入足量的二氧化碳至有大量晶体（碳酸氢钠，NaHCO₃）析出；将晶体转移出来后，加热至不再有气体产生，所得固体即为纯碱．
（4）制碱过程中获得的副产品可做化肥，其化学式为______．
（5）加热碳酸氢钠获得纯碱的化学方程式为______．
【组成确定】
（6）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______（写化学式）．
【含量测定】
（7）称取纯碱样品21.5g，加入到盛有足量稀盐酸的烧杯中，并不断用玻璃棒搅拌．反应过程用精密仪器测得烧杯内混合物的质量（m）与反应时间（t）关系如图2所示．

工业纯碱标准：（Na2CO3%》）
优等品	一等品	合格品
99.2	98.8	98.0

请通过计算并结合右表判断此纯碱样品等级为______品．计算过程：______．
【总结反思】
（8）某同学认为，在上述纯碱含量测定过程中，用玻璃棒不断搅拌，能使测定误差会减小，其理由是______．

Answer 1

解：（1）海水中存在的杂质离子有硫酸根离子、镁离子和钙离子，可通过加入氯化钡、氢氧化钠和碳酸钠逐一转化成沉淀除去，故加氢氧化钠的目的是：除去杂质氯化镁；
（2）因硫酸根离子与钡离子会生成硫酸钡沉淀，镁离子与氢氧根离子生成氢氧化镁沉淀，钙离子与碳酸根离子生成碳酸钙沉淀，又因碳酸钠还能与过量的除杂试剂氯化钡反应生成碳酸钡沉淀，故过滤后的沉淀物有：硫酸钡、氢氧化镁、碳酸钙和碳酸钡；
（3）加稀盐酸的目的是除去过量的试剂氢氧化钠和碳酸钠以得到精盐水；
（4）根据氨碱法制纯碱的原理：NaCl+NH₃+H₂O+CO₂=NaHCO₃+NH₄Cl 副产物为：NH₄Cl；
（5）加热碳酸氢钠的化学方程式为：2NaHCO₃Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O；
（6）由题意可知，滴加AgNO3溶液，有白色沉淀，此沉淀即AgCl，所以反应物中一定有氯离子，并且样品完全溶于水，由此可以推断纯碱样品含有杂质NaCl，故答案为：NaCl；
（7）从坐标读出烧杯总质量的变化为：172.5-163.7=8.8g 是生成二氧化碳的质量．
设产生8.8克二氧化碳需碳酸钠的质量X　
　Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
106 44
　　x 8.8g
　　106：44=x：8.8g
　　x=21.2g
Na2CO3%=×100%=98.6%
因：98.0%＜98.6%＜98.8%
所以此样品为合格品．
（8）碳酸钠的质量分数取决于碳酸钠的质量与样品质量的比值，样品的质量不能改变，只可能是测得碳酸钠的质量，从题意用玻璃棒搅拌能减小实验误差的角度看，应该是促使纯碱与盐酸充分反应，同时有利于二氧化碳的逸散．
故答案为：（1）除去杂质氯化镁；（2）硫酸钡、氢氧化镁、碳酸钙和碳酸钡；（3）除去滤液中的NaOH和Na₂CO₃；
（4）NH4Cl；（5）2NaHCO₃Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O；（6）NaCl；（7）合格，从坐标读出烧杯总质量的变化为：172.5-163.7=8.8g 是生成二氧化碳的质量．
设产生8.8克二氧化碳需碳酸钠的质量为X　
　Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
106 44
　　x 8.8g
　　106：44=x：8.8g
　　x=21.2g
Na₂CO3%=×100%=98.6%
因：98.0%＜98.6%＜98.8%
所以此样品为合格品．
（8）促使纯碱与盐酸充分反应，同时有利于二氧化碳的逸散．
分析：（一）根据除杂的原则，利用复分解反应将杂质离子镁离子、钙离子、硫酸根离子和新增的钡离子一一转化成沉淀除去，经过滤后再利用稀盐酸 将过量的氢氧化钠和碳酸钠除去；
（二）根据氨碱法制纯碱的原理分析回答；
组成确定 （6）确定纯碱样品含有的杂质，可用反向思维方法，先确定白色沉淀，再推断杂质是什么进行分析；
含量测定 （7）利用质量守恒定律计算出二氧化碳的质量，再根据化学方程式计算出碳酸钠的质量分数，确定其等级；
总结反思 （8）从题意用玻璃棒搅拌能减小实验误差来分析．
点评：本题难度较大，主要考查了物质的分离操作和除去杂质的方法，要根据物质的性质选择适当的方法进行解答，培养学生对知识的应用和理解的能力；在书写化学方程式及计算过程一定要规范．