Question

【题目】纯碱是一种非常重要的化工原料，在玻璃、肥料、合成洗涤剂等工业中有着广泛的应用。

（1）工业上“侯氏制碱法”以NaCl、NH3、CO2及水等为原料制备纯碱，其反应原理为：NaCl＋NH3＋CO2＋H2ONaHCO3↓＋NH4Cl。生产纯碱的工艺流程示意图如下：

请回答下列问题：

①析出的NaHCO3晶体中可能含有少量氯离子杂质，检验该晶体中是否含有氯离子杂质的操作方法是_______________________________________________________________________。

②向沉淀池中先通入足量NH3，后通入CO2，析出NaHCO3晶体而不是Na2CO3晶体，其原因是_______________________________________________________________________。

③该工艺流程中可回收再利用的物质是________________。

④若制得的纯碱中只含有杂质NaCl。测定该纯碱的纯度，下列方案中可行的是________(填字母)。

a. 向m克纯碱样品中加入足量CaCl2溶液，沉淀经过滤、洗涤、干燥，称其质量为b g

b. 向m克纯碱样品中加入足量稀盐酸，用碱石灰(主要成分是CaO和NaOH)吸收产生的气体，碱石灰增重b g

c. 向m克纯碱样品中加入足量AgNO3溶液，产生的沉淀经过滤、洗涤、干燥，称其质量为b g

（2）常温下在10 mL 0.1 mol·L－1 Na2CO3溶液中逐滴加入0.1 mol·L－1 HCl溶液20 mL，溶液中含碳元素的各种微粒的质量分数(纵轴)随溶液pH变化的部分情况如下图所示。

根据图示回答下列问题：

①在同一溶液中，CO32－、HCO3－、H2CO3________(填“能”或“不能”)大量共存。

②在滴加盐酸的过程中HCO3－的物质的量先增加后减少的原因是_____________、________(请分别用离子方程式表示)。

③将0.84 g NaHCO3和1.06 g Na2CO3混合并配成溶液，向溶液中滴加0.10 mol·L-1稀盐酸。下列图像能正确表示加入盐酸的体积和生成CO2的物质的量的关系的是___________（填字母）。

A. B.

C. D.

（3）若称取10.5 g纯净的NaHCO3固体，加热一段时间后，剩余固体的质量为8.02 g。如果把剩余的固体全部加入到100 mL 2 mol·L－1的盐酸中充分反应。求溶液中剩余的盐酸的物质的量浓度（设溶液的体积变化及盐酸的挥发忽略不计）（写出计算过程）。___________

Answer 1

【答案】取少量晶体溶于水，加入硝酸银溶液和足量稀硝酸，若产生白色沉淀，则有Cl－，反之则没有 NH3、CO2、H2O先反应生成NH4HCO3，NH4HCO3与NaCl反应生成NaHCO3 ，NaHCO3的溶解度在相同条件下小于Na2CO3 ，所以NaHCO3易析出 CO2 ac 不能 CO32－＋ H+ === HCO3－ HCO3－＋ H+ === H2O＋CO2↑ D 0.75 mol·L－1

【解析】

（1）①检验晶体中是否有氯离子，取少量晶体溶于水，加稀HNO3酸化，再滴加AgNO3溶液，若产生白色沉淀，该晶体中含有氯离子，故答案为：取少量晶体溶于水，加入硝酸银溶液和足量稀硝酸，若产生白色沉淀，则有Cl－，反之则没有；

②因相同温度下，碳酸钠的溶解度大于碳酸氢钠，故向沉淀池中先通入足量NH3，后通入CO2，析出NaHCO3晶体而不是Na2CO3晶体，故答案为：NH3、CO2、H2O先反应生成NH4HCO3，NH4HCO3与NaCl反应生成NaHCO3 ，NaHCO3的溶解度在相同条件下小于Na2CO3 ，所以NaHCO3易析出；

③由图可知，该流程中可循环利用的物质是CO2；

④a.向m克纯碱样品中加入足量CaCl2溶液，Na2CO3与CaCl2反应生成CaCO3沉淀，沉淀经过滤、洗涤、干燥，称其质量为b g，可计算出纯碱的纯度==，正确；

b.向m克纯碱样品中加入足量稀盐酸，Na2CO3和NaHCO3与过量的稀盐酸反应均能产生CO2气体，用碱石灰(主要成分是CaO和NaOH)吸收产生的气体，碱石灰增重b g，无法确定NaHCO3或Na2CO3的量，故无法计算纯碱纯度，错误；

c.向m克纯碱样品中加入足量AgNO3溶液，Na2CO3与AgNO3反应生成Ag2CO3沉淀，产生的沉淀经过滤、洗涤、干燥，称其质量为b g，可计算出纯碱的纯度==，正确。

答案选ac；

（2）①：H2CO3会发生电离出H+， HCO3－会发生电离出H+和发生水解结合H+， CO32－会发生水解与H+结合，故H2CO3、HCO3－、CO32－不能大量共存；

②在滴加盐酸的过程中HCO3－的物质的量先增加后减少的原因是CO32－＋ H+ = HCO3－、HCO3－＋ H+ = H2O＋CO2↑；

③0.84gNaHCO3的物质的量为0.01mol，1.06g Na2CO3的物质的量为0.01mol；二者混合后，溶液中含有0.01molHCO3-和0.01molCO32-，滴加盐酸，CO32-先与H+反应：CO32-+H+=HCO3-，不放出气体，消耗0.01molH+即0.1L盐酸；此时溶液中含有0.02molHCO3-，继续滴加盐酸，HCO3-与H+反应发生反应：HCO3-+H+=H2O+CO2↑，有气体产生，0.02molHCO3-完全反应消耗盐酸0.2L，即滴加盐酸至0.3L时产生CO2达到最大值。故选D；

（3）n(NaHCO3) ==0.125 mol, NaHCO3最终完全转变成NaCl,消耗盐酸的物质的量等于NaHCO3物质的量，则n (HCl)剩余=n (HCl) -n (NaHCO3) =0.1L×2mol/L-0.125mol=0.07 5mol，故c (HCl)剩余==0.75 mol/L。

答:溶液中剩余的盐酸的物质的量浓度为0.75 mol/L。