Question

Ⅰ．現代工業常以氯化鈉為原料制備純堿，部分工藝流程如下：

已知NaHCO₃在低溫下溶解度較小。
反應Ⅰ：NaCl+CO₂+NH₃+H₂ONaHCO₃↓+NH₄Cl，處理母液的兩種方法：
（1）向母液中加入石灰乳，可將其中________循環利用。
（2）向母液中通入NH₃，加入細小的食鹽顆粒并降溫，可得到NH₄Cl晶體。試寫出通入NH₃后，溶解度較小的酸式碳酸鹽轉變為溶解度較大的碳酸鹽的離子方程式 ___________。
 Ⅱ．某化學小組模擬“侯氏制堿法”，以NaCl、NH₃、CO₂和水等為原料以及下圖所示裝置制取NaHCO₃，然后再將NaHCO₃制成Na₂CO₃。

（1）裝置丙中冷水的作用是         ；
（2）由裝置丙中產生的NaHCO₃制取Na₂CO₃時，需要進行的實驗操作有_______、洗滌、灼燒。NaHCO₃轉化為Na₂CO₃的化學方程式為      ；
（3）若在（2）中灼燒的時間較短，NaHCO₃將分解不完全，該小組對一份加熱了t₁ min的NaHCO₃  樣品的組成進行了以下探究。
取加熱了t₁ min的NaHCO₃樣品29．6 g完全溶于水制成溶液，然后向此溶液中緩慢地滴加稀鹽酸，并不斷攪拌。隨著鹽酸的加入，溶液中有關離子的物質的量的變化如圖所示。

則曲線a對應的溶液中的離子是___________（填離子符號下同）；曲線c對應的溶液中的離子是___________；該樣品中NaHCO₃和Na₂CO₃的物質的量之比是           ； 21
（4）若取21．0 g NaHCO₃固體，加熱了t₂ rnin后，剩余固體的質量為l4．8 g。如果把此剩余固體全部加入到200 mL 2 mol?L^—1的鹽酸中，則充分反應后溶液中H⁺ 的物質的量濃度為____________（設溶液體積變化忽略不計）

Answer 1

Ⅰ（1）NH₃ 
（2）HCO₃^–+NH₃=NH₄⁺+CO₃^2–
Ⅱ．（1）冷卻，使碳酸氫鈉晶體析出
（2）過濾    2NaHCO₃Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑ 
（3）Na⁺     HCO₃^-        1:2
（4）0．75 mol/L

試題分析：Ⅰ（1）向分離出NaHCO₃晶體后的母液NH₄Cl中加入過量石灰乳，發生的反應有Ca（OH）₂+2NH₄Cl=2NH₃↑+2H₂O+CaCl₂，最終產物為氯化鈣、氨氣，其中氨氣可再利用，故答案為：NH₃；
（2）通入NH₃后，溶解度較小的酸式碳酸鹽轉變為溶解度較大的碳酸鹽的離子方程式HCO₃^–+NH₃=NH₄⁺+CO₃^2–。
Ⅱ．（1）裝置丙中冷水的作用是降溫，使碳酸氫鈉晶體析出。
（2）由裝置丙中產生的NaHCO₃發生的反應為，NH₃+CO₂+H₂O+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl；制取Na₂CO₃時需要過濾得到晶體，洗滌后加熱灼燒得到碳酸鈉；2NaHCO₃Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑
（3）溶液中有關離子的物質的量的變化為：鈉離子始終不變，碳酸根離子減小，碳酸氫根離子濃度增大，當碳酸根離子全部轉化為碳酸氫根離子，再滴入鹽酸和碳酸氫根離子反應生成二氧化碳，碳酸氫根離子減小，所以c曲線表示的是碳酸氫根離子濃度變化；碳酸根離子濃度0．2mol/L；碳酸氫根離子濃度為0．1mol/L；樣品中NaHCO₃和Na₂CO₃的物質的量之比是1：2； 故答案為：Na⁺ ，HCO₃^-； 1：2；
（4）若取21g NaHCO₃固體物質的量=21g/84g/mol=0．25mol，
加熱了t₁min后，剩余固體的質量為14．8g．依據化學方程式存在的質量變化計算：
2NaHCO₃=Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O    △m
2   1                      62
0．2mol  0．1mol               21g-14．8g
反應后NaHCO₃物質的量=0．25mol-0．2mol=0．05mol；NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑；消耗氯化氫物質的量0．05mol；
Na₂CO₃物質的量=0．1mol，Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑，消耗氯化氫物質的量0．2mol；
剩余氯化氫物質的量=0．200L×2mol/L-0．05mol-0．2mol=0．15mol，剩余溶液中c（H⁺）=
0．15mol/0．2L=0．75mol/L故答案為：0．75mol/L