Question

某制堿廠以巖鹽水為主要原料生產(chǎn)純堿（碳酸鈉）和其他副產(chǎn)品．
（一）原料巖鹽水主要含氯化鈉，此外還含有較多硫酸鈉，以及少量氯化鈣和氯化鎂．上述幾種物質(zhì)在不同溫度時(shí)的溶解度數(shù)據(jù)如下表：

溫度/℃		0	10	20	30	40
溶	氯化鈉	35.7	35.8	36.0	36.3	36.6
解	硫酸鈉	4.5	9.6	20.2	40.8	48.4
度	氯化鈣	59.5	65.0	74.5	100	116
/g	氯化鎂	52.9	53.8	54.8	56.0	58.0

根據(jù)所提供的溶解度數(shù)據(jù)，畫出硫酸鈉的溶解度曲線．
（二）巖鹽水初步處理后，經(jīng)凈化、精制得到生產(chǎn)碳酸鈉所需要的食鹽水，同時(shí)制取副產(chǎn)品A晶體，其主要流程如下：

（1）“降溫”的目的是析出副產(chǎn)品“A晶體”，它是

 

 （寫對(duì)應(yīng)溶質(zhì)的化學(xué)式）析出的晶體．
（2）“鹽水精制I”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是

 

．
（3）“鹽水精制Ⅱ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是

 

．
（4）經(jīng)過上述精制過程中，仍有一種物質(zhì)并沒有能夠完全除去，該物質(zhì)可以在溶液精制過程中步驟

 

（填序號(hào)）后加入稍過量的

 

溶液除去．
（三）用上述精制后的食鹽水為原料生產(chǎn)的純堿產(chǎn)品中會(huì)含有少量氯化鈉雜質(zhì)．該制堿廠的
產(chǎn)品包裝袋上注明：碳酸鈉含量≥96%．為測(cè)定該產(chǎn)品中含碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)：取18.0g純堿樣晶放入燒杯中，稱得燒杯及所盛純堿樣品的總質(zhì)量為158．Og，再把lOOg稀鹽酸平均分成四份依次加入樣品中，每次均充分反應(yīng)．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下：

所加鹽酸的次數(shù)	第一次	第二次	第三次	第四次
鹽酸的質(zhì)量	25	25	25	25
燒杯及所盛物質(zhì)總質(zhì)量	180.3	202.6	226.4	251.4

請(qǐng)你據(jù)此分析計(jì)算：
（1）第一次加入稀鹽酸充分反應(yīng)后，生成二氧化碳的質(zhì)量是

 

g．
（2）該產(chǎn)品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是否合格？（要求寫出計(jì)算過程，結(jié)果精確到0.1%）

Answer 1

分析：（一）根據(jù)溶解度表數(shù)據(jù)，通過描點(diǎn)法可以繪出溶解度曲線．
（二）（1）根據(jù)固體的溶解度曲線可以判斷出物質(zhì)的溶解度隨溫度變化的變化情況，從而確定通過降溫還是蒸發(fā)溶劑的方法使溶質(zhì)從溶液中結(jié)晶析出．
（2）加入氫氧化鈣溶液可以生成氫氧化鎂沉淀除去鎂離子．
（3）加入碳酸鈉溶液可以和鈣離子反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀而除去鈣離子．書寫方程式關(guān)鍵要根據(jù)書寫要求進(jìn)行解答．
（4）根據(jù)硫酸鈣微溶于水的性質(zhì)，可判斷硫酸根還需要除去．
（三）（1）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，由反應(yīng)前后燒杯及所盛物質(zhì)總質(zhì)量的差，計(jì)算生成二氧化碳的質(zhì)量；
（2）根據(jù)完全反應(yīng)后所放出二氧化碳的質(zhì)量，計(jì)算樣品中碳酸鈉的質(zhì)量，由碳酸鈉質(zhì)量與樣品質(zhì)量比計(jì)算樣品中碳酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)，并與所標(biāo)注對(duì)比，判斷是否達(dá)到標(biāo)注量．

解答：解：（一）溶解度曲線如右圖：
（二）（1）由于巖鹽水主要含氯化鈉，此外還含有較多硫酸鈉，以及少量氯化鈣和氯化鎂，通過題中所給溶解度表可知氯化鈉、氯化鎂的溶解度受溫度的影響很小，氯化鈣的溶解度又比較大，而硫酸鈉的溶解度隨溫度的降低明顯減小，因此降溫時(shí)析出的主要是Na₂SO₄，故答案為：Na₂SO₄
（2）由于氫氧化鈣溶液能夠和巖鹽水中的氯化鎂反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀，
故答案為：Ca（OH）₂+MgCl₂═CaCl₂+Mg（OH）₂↓
（3）由于碳酸鈉和氯化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，
故答案為：CaCl₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaCl
（4）當(dāng)加入過量的氫氧化鈣后，因?yàn)榱蛩徕}微溶于水，不能將硫酸根完全除去，所以應(yīng)加入氯化鋇溶液除去硫酸根，但
過量的鋇離子必須由后面所加試劑碳酸鈉來除去，所以應(yīng)該在第3或4步后加入氯化鋇溶液．
故答案為：3或4；BaCl₂
（三）（1）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，第一次加入鹽酸充分反應(yīng)后，生成二氧化碳的質(zhì)量=158.0g+25g-180.3=2.7g
故答案為：2.7；
（2）分析四次燒杯的質(zhì)量變化可以得出第三次鹽酸就過量，所以完全反應(yīng)后放出二氧化碳的質(zhì)量=158.0g+25g×4-251.4g=6.6g
設(shè)樣品中碳酸鈉的質(zhì)量為x
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
106                   44
x                     6.6g

106

x

=

44

6.6g

解之得：x=15.9g
所以產(chǎn)品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

15.9g

18.0g

×100%=88.3%＜96%，因此，產(chǎn)品不合格
答：該產(chǎn)品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是88.3%，不合格．

點(diǎn)評(píng)：本題難度較大，主要考查了固體溶解度曲線的意義及有關(guān)的化學(xué)方程式的書寫及學(xué)生整理信息分析數(shù)據(jù)的能力，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的應(yīng)用和理解．