Question

14．純堿（Na₂CO₃）在生產生活中具有廣泛的用途．如圖1是實驗室模擬制堿原理制取Na₂CO₃的流程圖．
完成下列填空：
已知：粗鹽中含有Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等雜質離子．
（1）精制除雜的步驟順序是a→c→d→e→b （填字母編號）．
a．粗鹽溶解 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，有利于吸收更多的CO₂，增大HCO₃^-的濃度．在濾液a中通入NH₃和加入精鹽的目的是NH₃溶于水能將HCO₃^-轉化為CO₃^2-，并增大加入NH₄⁺濃度；加入精鹽增大Cl^-濃度，有利于NH₄Cl結晶析出．
（3）請在圖1流程圖中添加兩條物料循環(huán)的路線．
（4）圖2裝置中常用于實驗室制備CO₂的是b（填字母編號）；用c裝置制備NH₃，燒瓶內可加入的試劑是濃氨水（填試劑名稱）．

（5）一種天然堿晶體成分是aNa₂CO₃•bNa₂SO₄•cH₂O，利用下列提供的試劑，設計測定Na₂CO₃質量分數的實驗方案．請把實驗方案補充完整：
供選擇的試劑：稀H₂SO₄、BaCl₂溶液、稀氨水、堿石灰、Ba（OH）₂溶液
①稱取m₁g一定量天然堿晶體樣品，溶于適量蒸餾水中．
②加入足量稀硫酸并微熱、產生的氣體通過足量Ba（OH）₂溶液．
③過濾、洗滌、干燥、稱量、恒重沉淀．
④計算天然堿晶體中含Na₂CO₃的質量分數．

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；
（2）NH₃易溶于水，有利于吸收溶解度不大的CO₂；根據溶解平衡，增加反應物的濃度有利于晶體析出；
（3）侯氏制堿法主要操作是在氨化飽和的NaCl溶液里通CO₂，因此后續(xù)操作中得到的CO₂和NaCl可循環(huán)利用；
（4）實驗室制取二氧化碳的反應原理和條件；根據在濃氨水中加堿或生石灰，因為氨水中存在下列平衡：NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-加入堿或生石灰產生氫氧根離子平衡左移，同時放出大量的熱促進氨水的揮發(fā)，制得氨氣；
（5）根據實驗的原理：先稱取一定量的天然堿晶體并溶解得到水溶液，將碳酸根全部轉換成二氧化碳，利用二氧化碳和澄清石灰水產生沉淀，通過沉淀的質量求出二氧化碳的物質的量、Na₂CO₃的物質的量和質量，最終求出Na₂CO₃的質量分數．

解答 解：（1）SO₄^2-、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：a；c；d；e；b；
（2）NH₃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；通入NH₃可通過與HCO₃^-的反應，增加NH₄⁺深度，并利用精鹽增大Cl^-濃度，根據溶解平衡的移動，有利于NH₄Cl結晶析出，
故答案為：NH₃易溶于水，有利于吸收溶解度不大的CO₂；NH₃溶于水能將HCO₃^-轉化為CO₃^2-，并增大加入NH₄⁺濃度；加入精鹽增大Cl^-濃度，有利于NH₄Cl結晶析出；
（3）煅燒爐里生成的CO₂可循環(huán)利用，濾液a析出晶體氯化銨后得到的NaCl溶液可循環(huán)利用，則，故答案為：；
（4）實驗室制取二氧化碳常選用石灰石和稀鹽酸或大理石和稀鹽酸反應制取，采用固體+液體$\stackrel{不加熱}{→}$氣體；濃氨水中加堿或生石灰，因為氨水中存在下列平衡：NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-，加入堿平衡左移，同時放出大量的熱促進氨水的揮發(fā)，制得氨氣，故答案為：b；濃氨水；
（5）實驗的原理：先稱取樣品質量并溶解，將碳酸根全部轉換成二氧化碳，利用二氧化碳和澄清石灰水產生沉淀，通過沉淀的質量求出二氧化碳的物質的量、Na₂CO₃的物質的量和質量，最終求出Na₂CO₃的質量分數，所以將天然堿晶體樣品，溶于適量蒸餾水中，加入足量稀硫酸并微熱，產生的氣體通過足量的澄清石灰水，然后過濾、洗滌、干燥、稱量沉淀即可，
故答案為：①稱取一定質量的天然堿晶體；②加入足量稀硫酸并微熱、產生的氣體通過足量Ba（OH）₂溶液�、圻^濾、洗滌、干燥、稱量、恒重沉淀．

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(yǎng)了學生運用知識的能力．