Question

【题目】爱国实业家侯德榜在氨碱法的基础上，发明了“联合制碱法”，简单流程如图。完成下列问题：

（1）写出通入CO2和NH3的化学反应方程式_________________________________________________。在 饱和食盐水中通入CO2和NH3，先通NH3后通CO2的原因是_____________________________。

（2）母液中除H+和OH-外，还含有的离子是_____________。 向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却 析出副产品，通氨气的作用有____________。

（a）增大NH4＋的浓度，使NH4Cl更多地析出

（b）使NaHCO3更多地析出

（c）使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4Cl纯度

（3）上述流程中X物质的分子式_______。使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上，主要是 设计了_______（填上述流程中的编号）的循环。从沉淀池中取出沉淀的操作是____。

（4）写出检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠的简要方案：___________________________________________________________________________________。

（5）工业生产的纯碱常会含少量NaCl杂质。现用重量法测定其纯度，步骤如下：

称取样品ag，加水溶解，加入足量的BaCl2溶液，经过滤、洗涤、干燥，最终得到固体bg。样品中纯 碱的质量分数为___________________(用含a、b的代数式表示)。

Answer 1

【答案】NaCl + NH3+CO2 +H2O → NaHCO3↓+NH4Cl 氨气在水中溶解度大，先通氨气有利于生成碳酸氢钠沉淀。 Na+、HCO3-、NH4+、Cl- a、c CO2 I 过滤 可取少量试样溶于水后，再滴加足量的稀硝酸和少量的硝酸银溶液，若产生白色沉淀不溶解，说明有Cl- 106 b/197a

【解析】

联合制碱法：以食盐、氨和二氧化碳为原料来制取纯碱，二氧化碳在水中的溶解度小，与水反应形成不稳定的碳酸，而把二氧化碳通入溶有氨气而呈碱性的水中，会使生成的碳酸与氨水发生反应，而增大二氧化碳气体的吸收，将氨通入饱和食盐水而成氨盐水，再通入二氧化碳生成碳酸氢钠沉淀，反应为：CO2+H2O+NaCl+NH3=NaHCO3↓+NH4Cl，经过滤、洗涤得NaHCO3微小晶体，再加热制得纯碱产品，其滤液是含有氯化铵和氯化钠的溶液，从含有氯化铵和氯化钠的滤液中结晶沉淀出氯化铵晶体，由于氯化铵在常温下的溶解度比氯化钠要大，低温时的溶解度则比氯化钠小，在低温条件下，向滤液中加入细粉状的氯化钠，并通入氨气，可以使氯化铵单独结晶沉淀析出，经过滤、洗涤和干燥即得氯化铵产品。

（1）二氧化碳通入氨化的饱和氯化钠溶液中反应生成碳酸氢钠晶体，反应为：CO2+H2O+NaCl+NH3=NaHCO3↓+NH4Cl；二氧化碳微溶于水，先通入二氧化碳，溶液中生成极少量的碳酸，且碳酸不稳定，再通入氨气，生成的产物量少，且易生成碳酸铵，氨气在水中溶解度很大，先通入氨气，溶液中生成较多的一水合氨，再通入CO2，生成的产物量多，且易生成碳酸氢铵；故答案为：NaCl+NH3+CO2+H2O→NaHCO3↓+NH4Cl；氨气在水中溶解度大，先通氨气有利于生成碳酸氢钠沉淀；

（2）由上述分析可知，母液中除H+和OH-外，还含有的离子是Na+、HCO3-、NH4+、Cl-；氨气溶于水后生成氨水，氨水电离成铵根，增大铵根的浓度有利于氯化铵析出来，故a正确；通入氨气使溶液碱性增强，使碳酸氢钠转换为溶解度较大的碳酸钠，可以提高氯化铵的纯度，所以选项c正确，选项b错误；故答案为：Na+、HCO3-、NH4+、Cl-； a、c；

（3）侯氏制碱法反应方程式为NH3+H2O+CO2+NaCl═NH4Cl+NaHCO3↓，得到碳酸氢钠同时得到氯化铵，二氧化碳是反应的原料同时也是反应的副产物，可以循环利用，故X是二氧化碳；因为氯化钠最后剩余在母液中，所以循环I是氯化钠的循环，使原料氯化钠的利用率提高；分离沉淀的方法是过滤；故答案为：CO2；I；过滤；

（4）要检验碳酸钠中含有氯化钠，需要先加硝酸将碳酸钠除去，然后加入硝酸银溶液，若有沉淀产生，说明碳酸钠中含有氯化钠，否则不含氯化钠；故答案为：可取少量试样溶于水后，再滴加足量的稀硝酸和少量的硝酸银溶液，若产生白色沉淀不溶解，说明有Cl-；

（5）加入足量的 BaCl2溶液：发生反应：Na2CO3+BaCl2=BaCO3↓+2NaCl，Na2CO3～BaCO3，根据原子守恒，通过称量沉淀碳酸钡的质量，来计算样品中纯碱的质量分数，需洗涤沉淀，除去杂质离子，且将沉淀冷却到室温，恒重操作后最终得到固体 b（g）为BaCO3，根据碳守恒，纯碱的质量分数=；故答案为： 。