Question

19．純堿（Na₂CO₃） 在生產生活中具有廣泛的用途．以下是實驗室模擬制堿原理制取Na₂CO₃的流程圖：

已知：向飽和食鹽水中通入NH₃、CO₂后發生的反應為NaCl+NH₃+CO₂+H₂O→NaHCO₃↓+NH₄Cl．請回答以下問題：
（1）粗鹽中含有的雜質離子有Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等．
①精制除雜的步驟順序a→c→d→e→b（填字母編號）．
a．粗鹽溶解，濾去沉渣；
b．加入鹽酸調pH；
c．加入Ba（OH）₂溶液；
d．加入Na₂CO₃溶液；e．過濾
②向飽和食鹽水中先通入NH₃，后通入CO₂，理由是NH₃易溶于水，有利于吸收溶解度不大的CO₂．
（2）灼燒固體A制Na₂CO₃應在a（填字母序號）中進行．
a．坩堝　　b．蒸發皿　　c．燒杯　　d．錐形瓶
證明濾液A中含有NH₄⁺的方法是取少量濾液A于試管中，加入足量NaOH溶液并加熱，產生能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍色的氣體，證明A中含有NH₄⁺．
對濾液A進行重結晶能夠獲得NH₄HCO₃，向pH=13含Na⁺、K⁺的溶液中加入少量NH₄HCO₃，使pH降低，反應的離子方程式NH₄⁺+HCO₃^-+2OH^-=NH₃•H₂O+CO₃^2-+H₂O．
（3）寫出灼燒發生反應的化學方程式2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+Na₂CO₃+H₂O．產品純堿中含有碳酸氫鈉，若加熱前固體質量為a g，充分加熱后質量變為b g，則純堿中
碳酸氫鈉的質量分數ω（NaHCO₃）=$\frac{84（a-b）}{31a}$．

Answer 1

分析 （1）據根據SO₄^2-、Ca ²⁺、Mg²⁺等易轉化為沉淀而被除去，以及根據不能產生新雜質的要求排序，前面加入的過量溶液應用后加入的溶液除去，最后加入適量的溶液；NH₃易溶于水，有利于吸收溶解度不大的CO₂；
（2）根據固體在坩堝加熱分解；
根據NH₄⁺的檢驗方法：取少量濾液A于試管中，加入足量NaOH溶液并加熱，產生能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍色的氣體，證明A中含有NH₄⁺；NH₄⁺和HCO₃^-都能與氫氧根離子反應；
（3）灼燒是將碳酸氫鈉分解成碳酸鈉；根據碳酸氫鈉受熱分解前后的固體質量變化可求得碳酸氫鈉的質量，進而計算純堿中碳酸氫鈉的質量分數．

解答 解：（1）①SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺等分別與Ba（OH）₂溶液、Na₂CO₃溶液、Ba（OH）₂溶液反應生成沉淀，可再通過過濾除去，Na₂CO₃溶液能除去過量的Ba（OH）₂溶液，鹽酸能除去過量的Na₂CO₃溶液和NaOH溶液，所以應先加Ba（OH）₂溶液再加Na₂CO₃溶液，過濾，最后加入鹽酸，
故答案為：c；d；e；
②NH₃易溶于水，有利于吸收溶解度不大的CO₂，所以向飽和食鹽水中先通入NH₃，后通人CO₂，
故答案為：NH₃易溶于水，有利于吸收溶解度不大的CO₂；
（2）灼燒固體碳酸氫鈉制Na₂CO₃，在坩堝加熱分解，取少量濾液A于試管中，加入足量NaOH溶液并加熱，產生能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍色的氣體，證明A中含有NH₄⁺，NH₄⁺和HCO₃^-都能與氫氧化鈉反應：NH₄⁺+HCO₃^-+2OH^-=NH₃•H₂O+CO₃^2-+H₂O；
故答案為：a；取少量濾液A于試管中，加入足量NaOH溶液并加熱，產生能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍色的氣體，證明A中含有NH₄⁺；NH₄⁺+HCO₃^-+2OH^-=NH₃•H₂O+CO₃^2-+H₂O；
（3）灼燒是將碳酸氫鈉分解成碳酸鈉，反應的方程式為2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+Na₂CO₃+H₂O，加熱前固體質量為a g，充分加熱后質量變為b g，固體的質量差為（a-b）g，
2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+Na₂CO₃+H₂O△m
2×84            106          62
m                            （a-b）g
m=$\frac{84（a-b）}{31}$g，
所以純堿中碳酸氫鈉的質量分數ω（NaHCO₃）=$\frac{\frac{84（a-b）}{31}}{a}$=$\frac{84（a-b）}{31a}$，
故答案為：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+Na₂CO₃+H₂O；$\frac{84（a-b）}{31a}$．

點評 本題以制堿原理制取Na₂CO₃，涉及到物質的除雜和提純，常見的實驗操作，物質的制備等，難度中等，培養了學生運用知識的能力．