纯碱是主要的化工原料,化学家发明了其不同的工业制法,其中法国化学家尼古拉斯早在1791年发明的工业合成碳酸钠的方法,简称勒布朗制碱法.该方法包括以下两个阶段:首先从原料氯化钠与浓硫酸在高温下的反应得到中间产物硫酸钠,然后通过硫酸钠与木炭和碳酸钙的反应来得到碳酸钠.各步骤反应的化学方程式如下:
①2NaCl+H
2SO
4
Na
2SO
4+2HCl↑
②Na
2SO
4+2C

Na
2S+2CO
2↑
③Na
2S+CaCO
3
Na
2CO
3+CaS
完成下列计算(计算过程保留3位有效数字)
(1)假设每一步反应物的量足够,反应完全,理论上每获得1kg纯度为80%的纯碱需要氯化钠的质量是______kg.
(2)步骤②碳单质过量时也同样可以反应获得Na
2S,此时所发生的反应的化学方程式是______.若其它条件不变,步骤②按此反应进行,每获得1kg纯度为80%的纯碱需要氯化钠的质量是______kg,此时消耗碳单质的量是原步骤②反应用碳量的______倍.
(3)通过定性分析,勒布朗制碱法获得的纯碱含有杂质CaCO
3和CaS,为了测定产品纯度,取10g样品与稀硝酸反应,硫元素全部转化成淡黄色固体,称量其质量为0.16g,另取10g样品与稀盐酸反应,得到气体(忽略气体在水中的溶解),折算为标况下,体积为2.162L,计算求出该产品中Na
2CO
3的纯度.
(4)若除氯化钠和碳单质的量外,其它反应物足量,反应充分,如果加入a mol氯化钠时,生成的Na
2CO
3为y g,电子转移数为z mol,讨论分析当氯化钠与碳的物质的量之比x的值不同时,用函数式表示y和z的值是多少.
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