Question

16．純堿一直以來都是工業(yè)生產(chǎn)的重要原料，上個世紀初我國著名的工業(yè)化學家侯德榜先生，經(jīng)過數(shù)年的反復研究終于發(fā)明了優(yōu)于歐美制堿技術的聯(lián)合制堿法（又稱侯氏制堿法），并在天津建造了我國獨立研發(fā)的第一家制堿廠．其制堿原理的流程如下：

（1）合成氨工廠需要向制堿廠提供兩種原料氣體，它們分別是：CO₂、NH₃ （填化學式）．這兩種氣體在使用過程中需要考慮添加的順序，原因是：氨氣在水中溶解度大，先通氨氣使溶液呈堿性可以溶解更多二氧化碳，生成碳酸氫銨，有利于碳酸氫鈉析出．
（2）在沉淀池中發(fā)生的反應的化學方程式是：NaCl+CO₂+NH₃+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl．
（3）使原料水中溶質的利用率從70%提高到90%以上，主要是設計了循環(huán)I（填上述流程中的編號）的循環(huán)．從母液中可以提取的副產(chǎn)品的應用是作化肥（舉一例）．
（4）沉淀池中所得產(chǎn)物常含有少量NaCl，現(xiàn)在實驗室中稱取1.840g小蘇打樣品（含少量NaCl），配置成250mL溶液，取出25.00mL用0.1000mol/L鹽酸滴定，消耗鹽酸21.50mL．實驗中所需的定量儀器除滴定管外，還有電子天平、250ml容量瓶，選甲基橙而不選酚酞作為指示劑的原因是選用酚酞作指示劑，不能確定滴定終點．樣品中NaHCO₃質量分數(shù)為0.982（保留3位小數(shù)）

Answer 1

分析 （1）合成氨工廠需要向制堿廠提供兩種原料氣體，它們分別是二氧化碳和氨氣；二氧化碳在水溶液中溶解度小，氨氣在水中的溶解度大，先通氨氣后通二氧化碳，有利于碳酸氫鈉的析出；
（2）氨化的飽和氯化鈉溶液中通入過量二氧化碳，發(fā)生反應二氧化碳和氨水反應生成碳酸氫銨，碳酸氫銨和氯化鈉反應，生成碳酸氫鈉晶體析出；
（3）碳酸氫鈉能溶于水，析出晶體后的溶液要循環(huán)利用，從母液中有NH₄Cl可以做肥料；
（4）配制溶液需要容量瓶，利用滴定終點和酚酞的變色范圍分析選甲基橙而不選酚酞作為指示劑的原因；根據(jù)鹽酸的物質的量可確定碳酸氫鈉的質量，進而可計算質量分數(shù)．

解答 解：（1）合成氨工廠需要向制堿廠提供兩種原料氣體，它們分別是二氧化碳和氨氣，二氧化碳在水溶液中溶解度小，生成碳酸氫鈉少，不能析出晶體，而氨氣在水中的溶解度大，先通氨氣后通二氧化碳產(chǎn)生碳酸氫銨多，有利于碳酸氫鈉的析出，
故答案為：CO₂、NH₃；氨氣在水中溶解度大，先通氨氣使溶液呈堿性可以溶解更多二氧化碳，生成碳酸氫銨，有利于碳酸氫鈉析出；
（2）氨化的飽和氯化鈉溶液中通入過量二氧化碳，發(fā)生反應二氧化碳和氨水反應生成碳酸氫銨，碳酸氫銨和氯化鈉反應，由于碳酸氫鈉溶解度小，所以先生成碳酸氫鈉晶體析出，反應方程式為：NaCl+CO₂+NH₃+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl，
故答案為：NaCl+CO₂+NH₃+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（3）碳酸氫鈉能溶于水，析出晶體后的溶液中還含有較多碳酸氫鈉，所以要循環(huán)利用，從母液中有NH₄Cl可以做肥料，
故答案為：循環(huán)Ⅰ；做肥料；
（4）配成250mlNaHCO₃溶液，用到的儀器有電子天平、燒杯、玻璃棒、250mL容量瓶、膠頭滴管，所以所需的定量儀器除滴定管外，還有電子天平、250ml容量瓶；碳酸氫鈉溶液的pH本來就接近8.2，與酚酞變色的pH接近，變色時的pH和反應終點的pH不好判斷；而使用甲基橙容易判斷終點，且反應產(chǎn)生的二氧化碳不能全部逸出使溶液偏酸性，因此使用甲基橙的誤差�。ㄊ褂眉谆�橙易判斷滴定終點，誤差�。�，
消耗鹽酸的物質的量n（HCl）=0.0215L×0.1000mol/L=0.00215mol，
則25mL溶液中n（NaHCO₃）=0.00215mol，
所以樣品中m（NaHCO₃）=0.00215mol×10×84g/mol=1.806g，
ω（NaHCO₃）=$\frac{1.806g}{1.840g}$=98.2%=0.982，
故答案為：電子天平、250mL容量瓶；選用酚酞作為指示劑，不能確定滴定終點；0.982．

點評 本題考查了純堿工業(yè)制備原理，反應實質的應用，試劑的作用，理解生產(chǎn)原理和過程的實質是解答的關鍵，側重于學生的分析能力、實驗能力和計算能力的考查，題目難度中等．