Question

16．純堿是重要的化工廠產品，可用來制玻璃，制皂，造紙，紡織，印染等．其合成及其他綜合利用過程如下圖所示：

（1）圖中制取的原料氣體是N₂、H₂．原料氣中的一種氣體源于碳氫化合物和水．請寫出甲烷和水在催化劑和高溫條件下反應的方程式：CH₄+2H₂O$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$CO₂+4H₂或CH₄+H₂O$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$CO+3H₂．
（2）工業生產中，設備A中發生的化學反應方程式是NH₃+CO₂+H₂O+NaCl=NH₄Cl+NaHCO₃↓，母液中可提取的副產品是化學方程式是NH₄Cl．
（3）尿素[CO（NH₂）₂]適用于各種土壤，在土壤中尿素發生水解，生成兩種氣體，其水解的化學方程式是CO（NH₂）₂+H₂O=2NH₃↑+CO₂↑．
（4）純堿的水溶液可用來洗滌油污，理由是CO₃^2-+H₂OHCO₃^-+OH^-，溶液顯堿性，促進油脂的水解（結合相關離子方程式解釋）．
（5）上述流程中，可循環使用的物質是N₂、H₂、CO₂、NaHCO₃．
（6）圖中所示工業制法獲得的純堿中常含有NaCl雜質，用下述方法可以測定樣品NaCl的質量分數．樣品W克$→_{溶液}^{H_{2}O}$溶液$→_{過濾}^{過量NaCl}$沉淀$→_{洗滌}^{H_{2}O}$$\stackrel{低溫烘干，冷卻，稱量}{→}$固體m克樣品中NaCl質量分數的表達式為（1-$\frac{106m}{197w}$）×100%．

Answer 1

分析 （1）合成氨的原料氣是N₂、H₂；反應物為甲烷和水，條件是高溫、催化劑，產物之一是氫氣，甲烷完全燃燒產物是二氧化碳，不完全燃燒產物為一氧化碳，據此寫出即可；
（2）依據反應原理推斷設備A中的化學反應方程式，并得出副產物；
（3）依據尿素的化學式和題目所給的額信息結合化學反應原理寫出化學反應方程式；
（4）純堿是Na₂CO₃，是強堿弱酸鹽，在溶液中水解顯堿性，而油脂能在堿性條件下水解；
（5）根據流程圖來分析；
（6）依據質量分數的計算方法，計算即可．

解答 解：（1）合成氨的原料氣是N₂、H₂；依據題給的信息，甲烷與水在高溫催化劑作用下生成二氧化碳（或一氧化碳）和氫氣，故化學反應方程式為CH₄+2H₂O $\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$CO₂+4H₂或CH₄+H₂O$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$CO+3H₂，故答案為：CH₄+2H₂O $\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$CO₂+4H₂或CH₄+H₂O$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$CO+3H₂；
（2）在生產中，設備A中應生成目標產物純堿，故發生的反應為：NH₃+CO₂+H₂O+NaCl=NH₄Cl+NaHCO₃↓，由于NaHCO₃是想得到的產品，故NH₄Cl是副產品，故答案為：NH₃+CO₂+H₂O+NaCl=NH₄Cl+NaHCO₃↓；NH₄Cl；
（3）尿素的水解生成兩種氣體，結合尿素的元素組成，故生成的是氨氣和二氧化碳，故反應為：CO（NH₂）₂+H₂O=2NH₃↑+CO₂↑，故答案為：NaCl；CO（NH₂）₂+H₂O=2NH₃↑+CO₂↑；
（4）純堿是Na₂CO₃，是強堿弱酸鹽，在溶液中水解顯堿性：CO₃^2-+H₂OHCO₃^-+OH^-，而油脂能在堿性條件下水解，故答案為：CO₃^2-+H₂OHCO₃^-+OH^-，溶液顯堿性，促進油脂的水解；
（5）根據流程圖可知，由于合成氨的反應是可逆反應，不能進行徹底，故N₂、H₂可以循環利用，NaHCO₃及分解產生的CO₂也可以循環利用，故答案為：N₂、H₂、CO₂、NaHCO₃；
（6）生成mg固體為BaCO₃，其物質的量為：$\frac{mg}{197g/mol}$，則碳酸鈉的質量為：$\frac{mg}{197g/mol}$×106g/mol=$\frac{106m}{197}$g，
故氯化鈉的質量為（w-$\frac{106m}{197}$）g，則氯化鈉的質量分數為：$\frac{w-\frac{106m}{197}}{w}$×100%=（1-$\frac{106m}{197w}$）×100%，
故答案為：（1-$\frac{106m}{197w}$）×100%．

點評 本題考查了純堿的工業制法，題目難度較大，試題知識點較多、綜合性較強，充分考查了學生的分析、理解能力及靈活應用基礎知識的能力，明確合成原理為解答關鍵．