Question

某制碱厂以岩盐水为主要原料生产纯碱（Na₂CO₃）和其他副产品。

(一)有关资料

原料岩盐水主要是含NaCl，此外还含有较多Na₂SO₄，以及少量CaCl₂和MgCl₂。

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 解 度 /g	NaCl	35.7	35.8	36.0	36.3	36.6
Na2SO4	4.5	9.6	20.2	40.8	48.4
CaCl2	59.5	65.0	74.5	100	116
MgCl2	52.9	53.8	54.8	56.0	58.0

（1）10℃时，饱和Na₂SO₄溶液中溶质的质量分数是       （精确到0.1 %）。

(二)生产工艺

经上述处理后得到主产品：工业纯碱，副产品：A晶体。

（2）“降温”的目的是析出副产品“A晶体”，A的化学式是        ；

（3）反应器中的反应为:NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl。再将NaHCO₃晶体转移出来后，加热所得固体即为工业纯碱。在整个生产工艺中没有涉及到的基本反应类型是             ，可重复利用的是          （水除外，只需一种）；

（4）在反应器中总是先通氨气，后通二氧化碳，原因是                   。

(三)工业纯碱中杂质的判断：

（5）已知：NH₄Cl  NH₃↑+HCl↑

实验步骤：①取一定质量的纯碱样品，经多次充分加热后再称重，发现质量无变化；

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）。

(四)含量测定

（6）称取纯碱样品21.3g于烧杯中，加入适量水将其溶解, 然后逐滴加入溶质质量分数为14.6%的稀盐酸并不断用玻璃棒搅拌。先发生反应：Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+ NaCl；后发生反应：NaHCO₃+HCl= NaCl+H₂O+CO₂↑。在上述过程中烧杯中溶液质量与加入稀盐酸质量的关系如图甲所示（不考虑CO₂的溶解），请你根据图甲提供的信息计算检测过程中产生CO₂的质量          。

（7）请通过计算并结合左表判断此纯碱样品等级为      品。

 

Answer 1

【答案】

（1）8.8%

（2）Na₂SO₄

（3）置换反应    CO₂或NaCl  

（4）因为氨气溶解度大，形成碱性环境便于二氧化碳溶解（可降低要求，如只答第一句）

（5）NaCl

（6）8.8g 

（7）99.5%  优等品 

【解析】

试题分析：（1）10℃时，饱和Na₂SO₄溶液的溶解度为9.6g，也就是说在此温度下100g纯水中最多溶解9.6g Na₂SO₄，质量分数为；（2）根据图示可知，A为硫酸钠；（3）NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl是个总反应，涉及到化合反应和复分解反应，碳酸氢钠受热分解的反应属于分解反应，没有涉及到的反应类型是置换反应；（4）二氧化碳在水中的溶解度较小，氨气在水中的溶解度较大，先通氨气可以使水呈碱性，有助于增大二氧化碳的溶解，从而增大了产量；（5）加入稀硝酸和硝酸银能产生白色沉淀，说明有氯离子，可确定纯碱样品含有杂质氯化钠；（6）根据题意，反应分为两步进行，由图可知，盐酸加入质量在50g到100g间时溶液溶质的质量分数变化减小，说明这个过程发生的反应为NaHCO₃+HCl= NaCl+H₂O+CO₂↑，设生成的二氧化碳质量为g，总反应方程式为

Na₂CO₃+2HCl= 2NaCl+H₂O+CO₂↑

73             44

      

，解得，所以生成二氧化碳的质量为8.8g；

(7)设消耗碳酸钠的质量为g，有

Na₂CO₃+2HCl= 2NaCl+H₂O+CO₂↑

106    73            

        

，解得

碳酸钠的质量分数为：

对比表格的标准可知，为优等品。

考点：化学方程式的计算

点评：本题较为综合，是集实验探究和化学方程式计算于一体的题目，题目较为冗长，属于较难的题目，在中考中常作为压轴题出现。