Question

某制碱厂以岩盐水为主要原料生产纯碱（碳酸钠）和其他副产品．
（一）原料岩盐水主要含氯化钠，此外还含有较多硫酸钠，以及少量氯化钙和氯化镁．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	氯化钠	35.7	35.8	36.0	36.3	36.6
解	硫酸钠	4.5	9.6	20.2	40.8	48.4
度	氯化钙	59.5	65.0	74.5	100	116
/g	氯化镁	52.9	53.8	54.8	56.0	58.0

根据所提供的溶解度数据，画出硫酸钠的溶解度曲线．
（二）岩盐水初步处理后，经净化、精制得到生产碳酸钠所需要的食盐水，同时制取副产品A晶体，其主要流程如下：

（1）“降温”的目的是析出副产品“A晶体”，它是

 

 （写对应溶质的化学式）析出的晶体．
（2）“盐水精制I”中发生反应的化学方程式是

 

．
（3）“盐水精制Ⅱ中发生反应的化学方程式是

 

．
（4）经过上述精制过程中，仍有一种物质并没有能够完全除去，该物质可以在溶液精制过程中步骤

 

（填序号）后加入稍过量的

 

溶液除去．
（三）用上述精制后的食盐水为原料生产的纯碱产品中会含有少量氯化钠杂质．该制碱厂的
产品包装袋上注明：碳酸钠含量≥96%．为测定该产品中含碳酸钠的质量分数，进行了以下实验：取18.0g纯碱样晶放入烧杯中，称得烧杯及所盛纯碱样品的总质量为158．Og，再把lOOg稀盐酸平均分成四份依次加入样品中，每次均充分反应．实验数据记录如下：

所加盐酸的次数	第一次	第二次	第三次	第四次
盐酸的质量	25	25	25	25
烧杯及所盛物质总质量	180.3	202.6	226.4	251.4

请你据此分析计算：
（1）第一次加入稀盐酸充分反应后，生成二氧化碳的质量是

 

g．
（2）该产品中碳酸钠的质量分数是否合格？（要求写出计算过程，结果精确到0.1%）

Answer 1

分析：（一）根据溶解度表数据，通过描点法可以绘出溶解度曲线．
（二）（1）根据固体的溶解度曲线可以判断出物质的溶解度随温度变化的变化情况，从而确定通过降温还是蒸发溶剂的方法使溶质从溶液中结晶析出．
（2）加入氢氧化钙溶液可以生成氢氧化镁沉淀除去镁离子．
（3）加入碳酸钠溶液可以和钙离子反应生成碳酸钙沉淀而除去钙离子．书写方程式关键要根据书写要求进行解答．
（4）根据硫酸钙微溶于水的性质，可判断硫酸根还需要除去．
（三）（1）根据质量守恒定律，由反应前后烧杯及所盛物质总质量的差，计算生成二氧化碳的质量；
（2）根据完全反应后所放出二氧化碳的质量，计算样品中碳酸钠的质量，由碳酸钠质量与样品质量比计算样品中碳酸钠质量分数，并与所标注对比，判断是否达到标注量．

解答：解：（一）溶解度曲线如右图：
（二）（1）由于岩盐水主要含氯化钠，此外还含有较多硫酸钠，以及少量氯化钙和氯化镁，通过题中所给溶解度表可知氯化钠、氯化镁的溶解度受温度的影响很小，氯化钙的溶解度又比较大，而硫酸钠的溶解度随温度的降低明显减小，因此降温时析出的主要是Na₂SO₄，故答案为：Na₂SO₄
（2）由于氢氧化钙溶液能够和岩盐水中的氯化镁反应生成氢氧化镁沉淀，
故答案为：Ca（OH）₂+MgCl₂═CaCl₂+Mg（OH）₂↓
（3）由于碳酸钠和氯化钙反应生成碳酸钙沉淀，
故答案为：CaCl₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaCl
（4）当加入过量的氢氧化钙后，因为硫酸钙微溶于水，不能将硫酸根完全除去，所以应加入氯化钡溶液除去硫酸根，但
过量的钡离子必须由后面所加试剂碳酸钠来除去，所以应该在第3或4步后加入氯化钡溶液．
故答案为：3或4；BaCl₂
（三）（1）根据质量守恒定律，第一次加入盐酸充分反应后，生成二氧化碳的质量=158.0g+25g-180.3=2.7g
故答案为：2.7；
（2）分析四次烧杯的质量变化可以得出第三次盐酸就过量，所以完全反应后放出二氧化碳的质量=158.0g+25g×4-251.4g=6.6g
设样品中碳酸钠的质量为x
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
106                   44
x                     6.6g

106

x

=

44

6.6g

解之得：x=15.9g
所以产品中碳酸钠的质量分数=

15.9g

18.0g

×100%=88.3%＜96%，因此，产品不合格
答：该产品中碳酸钠的质量分数是88.3%，不合格．

点评：本题难度较大，主要考查了固体溶解度曲线的意义及有关的化学方程式的书写及学生整理信息分析数据的能力，培养学生对知识的应用和理解．