Question

某廠以工業(yè)粗鹽（含Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等雜質(zhì)）為主要原料采用“侯氏制堿法”生產(chǎn)純堿和化肥NH₄Cl，其工藝流程如圖所示：

請回答下列問題：
（1）“除雜”步驟中需加入兩種試劑，按加入順序?qū)懗銎涿�稱

 

；
（2）反應(yīng)“b”的化學(xué)反應(yīng)方程式

 

；
（3）“過濾II”所得“溶液”中除NH₄⁺和Cl^-外，陰離子有

 

；對該溶液的系列操作包括

 

、

 

、過濾．
（4）工業(yè)純堿的等級標(biāo)準(zhǔn)如圖所示：

等級	優(yōu)等品	一等品	合格品
Na2CO3含量	≥99.2	≥98.8	≥98.0

取10.00g某純堿樣品配成200mL溶液，取50.00mL溶液加入過量的CaCl₂溶液，充分反應(yīng)后過濾，洗滌沉淀、干燥，稱得沉淀質(zhì)量為2.34g，請經(jīng)過計算判斷該純堿樣品的等級，并求出所配溶液中Na₂CO₃的物質(zhì)的量濃度．

Answer 1

考點：純堿工業(yè)（侯氏制堿法）

專題：元素及其化合物,化學(xué)應(yīng)用

分析：（1）碳酸鈉可以將鈣離子以及過量的鋇離子沉淀下來；除鎂離子用氫氧化鈉，除鈣離子用碳酸鈉，除硫酸根離子用氯化鋇，所加試劑要過量，為了將多余的雜質(zhì)除掉，碳酸鈉必須放在氯化鋇的后面；
（2）將NH₃和CO₂通入飽和食鹽水中，生成NaHCO₃和NH₄Cl；
（3）向飽和食鹽水中通入NH₃和CO₂后，所得懸濁液中含NaHCO₃、NH₄Cl和NaCl，據(jù)此分析經(jīng)過濾II后所得溶液的成分；由溶液要得NH₄Cl，需經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶和過濾等操作．
（4）設(shè)出50mL純堿溶液中Na₂CO₃的物質(zhì)的量，然后根據(jù)所得沉淀的量求出碳酸鈉的物質(zhì)的量，并利用C=

n

V

和ω=

m(碳酸鈉)

m(樣品)

×100%來計算．

解答： 解：（1）除Mg²⁺用OH^-，除SO₄^2-用Ba²⁺，除Ca²⁺用CO₃^2-，故除去Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等雜質(zhì)離子，所加的兩種試劑為：氫氧化鋇、碳酸鈉溶液；加試劑要過量，Na₂CO₃可以將Ca²⁺以及過量的Ba²⁺沉淀下來，為了將多余的雜質(zhì)除掉，碳酸鈉必須放在氯化鋇的后面；故答案為：氫氧化鋇、碳酸鈉溶液；
（2）將NH₃和CO₂通入飽和食鹽水中，生成NaHCO₃和NH₄Cl，NaHCO₃的溶解度較小，以晶體的形式析出，化學(xué)方程式為：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl，故答案為：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（3）向飽和食鹽水中通入NH₃和CO₂后，所得懸濁液中含NaHCO₃、NH₄Cl和NaCl，經(jīng)過濾II將大部分的NaHCO₃過濾得NaHCO₃晶體，所得溶液中的成分有NaHCO₃、NH₄Cl和NaCl，故溶液中除NH₄⁺和Cl^-外，陰離子有HCO₃^-；由溶液要得NH₄Cl，需經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶和過濾等操作，故答案為：HCO₃^-；蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；
（4）設(shè)50mL純堿溶液中Na₂CO₃的物質(zhì)的量為 xmol，由于沉淀CaCO₃質(zhì)量為2.34g，則CaCO₃的物質(zhì)的量n=

2.34

100

=0.0234mol，
Na₂CO₃ ～CaCO₃  
1            1
x           0.0234mol
則有：

1

X

=

1

0.0234mol

，
解得x=0.0234mol
則c（Na₂CO₃）=

0.0234mol

0.05L

=0.468mol?L-1，
ω（Na₂CO₃）=

0.0234× 200 50 ×106

10

=0.99216＞0.992，為優(yōu)等品．
答：該純堿樣品的等級為優(yōu)等品，所配溶液中Na₂CO₃的物質(zhì)的量濃度為0.468mol/L．

點評：本題考查了 工業(yè)制純堿的原理分析，生產(chǎn)過程中的物質(zhì)變化，混合物成分的分析判斷和計算應(yīng)用，實驗過程分析，題目難度中等．