纯碱是重要的化工原料
(一)制备探究:如图是工业生产纯碱的主要流程示意图.
[查阅资料]
①粗盐水中含有杂质MgCl2、CaCl2;
②常温下,NH3极易溶于水,CO2能溶于水,
③NaHCO3加热易分解,Na2CO3加热不易分解.
(1)写出除去粗盐水中MgCl2、CaCl2的化学方程式:______,______
(2)在工业生产纯碱工艺流程中,先“氨化”后“碳酸化”的目的是______,“碳酸化”时,NaCl、NH3、CO2?和H2O相互作用析出NaHCO3,写出该反应的化学方程式______.
(3)“碳酸化”后过滤获得的NH4Cl可用作______肥,也可先______(填“加热”或“冷却”)NH4Cl溶液,再加入熟石灰获得循环使用的物质是______;
(4)煅烧制得纯碱的化学方程式是______
(二)成分探究
[提出问题]纯碱样品中含有哪些杂质?
[猜想]猜想一:可能含有NaHCO3;?猜想二:可能含有NaCl;
猜想三:______
[实验探究]确定纯碱中是否含NaHCO3.实验装置和主要实验步骤如下:
①称量D、E装置总质量为200.0g,将10.6?0g纯碱试样放入锥形瓶中,按上图组装后打开活塞K1和K2,关闭K3,缓缓鼓入一段时间空气;
②关闭活塞K1和K2,打开K3,加入足量稀硫酸,待锥形瓶中不再产生气泡时,再次打开止水夹K1,从导管a处再次缓缓鼓入空气;
③一段时间后再次称量装置D、E的总质量为204.84g.
[实验讨论]
(5)加入样品前还应______;
(6)装置A的作用是______,装置C的作用是______;装置E的作用是______;
(7)反应结束后打开止水夹K1,缓缓鼓入空气的目的是______,装置B中一定发生的化学反应方程式为______装置D中的化学反应方程式为______.
(8)装置B中生成CO2的质量为______?g.通过计算说明纯碱中______含NaHCO3(填字母).
A.一定????????B.一定不???????C.可能??????????D.无法确定
计算过程(已知Na2CO3相对分子质量为106、NaHCO3相对分子质量为84):______
(9)另取10.6样品,加入a?g?14.6%的盐酸恰好完全反应,再将所得溶液蒸干后得到固体的质量为W,当W的值满足______条件时,样品中含有NaCl.
网友回答
解:(1)除去粗盐水中MgCl2、CaCl2用的试剂是氢氧化钠溶液和碳酸钠溶液,反应的化学方程式分别为:MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2↓+2NaCl、CaCl2+Na2CO3=CaCO3↓+2Na?Cl;
(2)在工业生产纯碱工艺流程中,先“氨化”后“碳酸化”的目的是有利于溶液吸收CO2气体;氯化钠、氨气、二氧化碳和水反应生成碳酸氢钠和氯化铵,反应的化学方程式为:NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl;
(3)“碳酸化”后过滤获得的NH4Cl含有氮元素,所以可用作氮肥;氯化铵不稳定受热易分解或遇到碱放出氨气,也可先加热NH4Cl溶液,再加入熟石灰获得循环使用的物质是NH3(或氨气);
(4)碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳,反应的化学方程式为:2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑;
【猜想三】纯碱样品中还可能含有NaHCO3和?NaCl的混合物;
(5)加入样品前还应检查装置气密性;
(6)空气中含有二氧化碳,装置A的作用是除去空气中的二氧化碳;浓硫酸和碱石灰具有吸水性,装置C的作用是除去二氧化碳中的水;装置E的作用是吸收从D中带出的水;
(7)反应结束后打开止水夹K1,缓缓鼓入空气的目的是将生成的二氧化碳全部送到D中;碳酸钠和硫酸反应生成硫酸钠、水和二氧化碳,反应的化学方程式为:Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+CO2↑;氢氧化钠溶液和二氧化碳反应生成碳酸钠和水,反应的化学方程式为:CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O;
(8)根据D、E增加的质量为二氧化碳的质量,装置B中生成CO2的质量=204.84g-200.0g=4.84g;
假设10.6g样品全为碳酸钠,生成二氧化碳的质量为x
Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+CO2↑
106?????????????????? ?44
10.6g?????????????????? x
x=4.4g
4.4g<4.84g
所以样品中含有碳酸氢钠;
(9)根据碳酸钠和盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳,假设全部是碳酸钠求出增加的质量.
Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑
?????? 73?? ?117
???ag×14.6%??? W
W=0.234ag
所以当W的值满足条件W>0.32a时,样品中含有NaCl;
故