Question

6．化學興趣小組利用廢燒堿（含少量Na₂CO₃、NaCl、MgCl₂、CaCl₂等）制Na₂CO₃•10H₂O．

【相關資料】①Na₂CO₃+H₂O+CO₂=2NaHCO₃
②2NaHCO₃      Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑
③在NaHCO₃溶液中加入BaCl₂溶液，可發(fā)生如下反應：
2NaHCO₃+BaCl₂=BaCO₃↓+2NaCl+H₂O+CO₂↑
④碳酸鈉的飽和溶液在不同溫度下析出的晶體如圖所示：

【問題討論】
（1）濾渣主要成分為Mg（OH）₂和CaCO₃，產生Mg（OH）₂的化學方程式2NaOH+MgCl₂=2NaCl+Mg（OH）₂↓．
（2）操作Ⅰ需使用的玻璃儀器有：燒杯、漏斗和玻璃棒．
（3）取少量溶液B，加入BaCl₂溶液，充分混合，若觀察到出現氣泡（填現象），則溶液B中含NaHCO₃．
（4）結晶后，過濾時的溫度須低于32℃．
（5）“母液”不能沿流程中虛線路徑循環(huán)使用，原因是②（選填序號）．
①“母液”不含Na₂CO₃             ②“母液”多次循環(huán)后，NaCl含量增加
【組成確定】
（6）取少量粗產品，加水溶解，加足量③（選填數字序號，下同），充分攪拌，再加少量①，無沉淀，證明其中不含NaCl．
①AgNO₃溶液               ②稀鹽酸               ③稀硝酸
（7）興趣小組同學取32.8g干燥粗產品，用如圖所示裝置（夾持儀器省略）進行實驗：

查閱資料1：Na₂CO₃•10H₂O加熱至32℃，開始分解失水，充分加熱可完全失水；
NaHCO₃50℃時開始分解270℃時完全分解；Na₂CO₃受熱不分解．
查閱資料2：Ba（OH）₂溶液能吸收CO₂：Ba（OH）₂+CO₂=BaCO₃↓+H₂O
①實驗前先要檢驗裝置的氣密性，再裝入粗產品．裝置A的作用是吸收空氣中的二氧化碳和水蒸氣．
②粗產品加熱至270℃，據E中產生白色沉淀（填裝置編號及現象），可知粗產品中含
NaHCO₃．測得C、D共增加m₁，E質量增加m₂，則m₁：m₂＞（填“＞”、“=”或“＜”）9：22．
實驗測得m₂=1.1g，則可推算32.8g粗產品中含有NaHCO₃的質量為4.2g．
③當加熱至36℃時，測得B中剩余固體27.4g，則該剩余固體是Na₂CO₃．7H₂O（填化學式）和NaHCO₃的混合物．

Answer 1

分析 【問題討論】
（1）根據氫氧根離子和鎂離子會生成氫氧化鎂沉淀，碳酸根離子和鈣離子會生成碳酸鈣沉淀進行分析；
（2）根據操作I分離出的物質進行分析；
（3）根據題中所給的資料，碳酸氫鈉和氯化鋇的反應進行分析；
（4）根據碳酸鈉的飽和溶液在不同溫度下會析出不同的晶體進行分析；
（5）根據結晶后溶液中剩余的物質進行分析；
【組成確定】
（6）根據氯離子和銀離子會生成氯化銀沉淀，及題中需要檢驗氯化鈉的存在進行分析；
（7）①根據有氣體參加或生成氣體的反應，在反應前需要檢驗裝置的氣密性進行分析；
根據題中需要檢驗的物質進行分析；
②根據碳酸鈉晶體、碳酸氫鈉在270℃以上都會分解進行分析；
③根據加熱到36℃時分解的產物進行分析．

解答 解：【問題討論】
（1）通過轉化關系中的物質可以看出，濾渣中除了氫氧化鈉和氯化鎂生成的氫氧化鎂沉淀，還有碳酸鈉和氯化鈣生成的碳酸鈣沉淀，濾渣主要成分為Mg（OH）₂和CaCO₃，氫氧化鈉和氯化鎂反應會生成氫氧化鎂沉淀和氯化鈉，所以產生Mg（OH）₂的化學方程式為：2NaOH+MgCl₂=2NaCl+Mg（OH）₂↓；
（2）經過操作I分離出了液體和固體，所以操作I是過濾，過濾時需要的玻璃儀器有：燒杯、玻璃棒、漏斗；
（3）通過分析題中所給的資料，可知碳酸氫鈉和氯化鋇反應會生成二氧化碳氣體，而題中加入氯化鋇后，驗證了溶液B中含NaHCO₃，所以觀察的現象是：出現氣泡；
（4）通過碳酸鈉的飽和溶液在不同溫度下析出晶體的圖示可以看出，溫度高于32℃時，會析出Na₂CO₃•nH₂O、Na₂CO₃•H₂O，所以結晶后，過濾時的溫度須低于32℃；
（5）通過濃縮結晶、過濾后溶液中的碳酸鈉晶體大量的析出，通過反應流程看出氯化鈉的含量會增加，所以母液不能沿流程中虛線路徑循環(huán)使用的原因是：②；
【組成確定】
（6）加入足量的稀硝酸可以排除碳酸鈉的干擾，因為碳酸鈉和硝酸銀也會生成碳酸銀沉淀，用鹽酸會引入氯離子，對氯化鈉的檢驗產生干擾，所以不用鹽酸，硝酸銀和氯化鈉會生成白色的氯化銀沉淀，所以檢驗氯化鈉時，取少量粗產品，加水溶解，加足量③，充分攪拌，再加少量①，無沉淀，證明其中不含NaCl．
（7）①有氣體參加或生成氣體的反應，在反應前需要檢驗裝置的氣密性，否則會對檢驗的數據造成影響，所以實驗前先要檢驗裝置的氣密性，
通過分析反應裝置，可以看出無水硫酸銅是檢驗生成物中是否有水的，氫氧化鋇是檢驗二氧化碳的，如果B裝置左端直接通空氣，空氣中的二氧化碳、水會對實驗造成干擾，所以裝置A是作用是吸收空氣中的二氧化碳和水蒸氣；
②當粗產品加熱至270℃，碳酸氫鈉受熱會生成二氧化碳，二氧化碳和氫氧化鋇反應會生成白色的碳酸鋇沉淀，粗產品加熱至270℃，據E中產生白色沉淀，可知粗產品中含NaHCO₃，
碳酸鈉晶體分解也會生成水，碳酸氫鈉分解也會生成水，所以測得C，D共增加m₁是兩部分水的質量，E質量增加m₂是碳酸氫鈉分解產生的二氧化碳的質量，
通過2NaHCO₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑可以看出，碳酸氫鈉分解生成的水和二氧化碳的質量比是9：22，所以m₁：m₂＞9：22，
  設混合物中碳酸氫鈉為x，
2NaHCO₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑
   168                                       44
   x                                          1.1g
$\frac{168}{x}=\frac{44}{1.1g}$
x=4.2g
通過方程式可以看出碳酸氫鈉的質量為4.2g，所以實驗測得m₂=1.1g，則可推算32.8g粗產品中含有NaHCO₃的質量為：4.2g，
③加熱到36℃時，碳酸氫鈉不會分解，通過②中的計算可知碳酸氫鈉為4.2克，所以粗產品中含有碳酸鈉晶體為32.8g-4.2g=28.6克，
純碳酸鈉為：28.6×$\frac{106}{286}$=10.6克，
當加熱至36℃時，測得B中剩余固體27.4g，碳酸氫鈉為4.2克，碳酸鈉晶體為23.2克，
所以$\frac{106}{106+18n}$×23.2=10.6
      n=7
所以該剩余固體是Na₂CO₃．7H₂O和和NaHCO₃的混合物．
故答案為：（1）CaCO₃；2NaOH+MgCl₂=2NaCl+Mg（OH）₂↓；
（2）漏斗；
（3）出現氣泡；
（4）32；
（5）②；
（6）③，①；
（7）①檢驗裝置的氣密性；吸收空氣中的二氧化碳和水蒸氣；
②E中產生白色沉淀；＞；4.2；
③Na₂CO₃．7H₂O．

點評 在解此類題時，首先分析題中所給的資料，然后結合學過的知識和題中的轉化關系圖對每個問題進行逐一的分析解答．