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追踪科学家的足迹 材料1:纯碱的产量是衡量一个国家化学工业发展水平的重要指标.下面是实验室摸拟侯氏制碱法生产原理的主要过程: (1)20℃时,向浓氨水中通入足量的二氧化碳得到NH4HCO3饱和溶液; ②向NH4HCO3饱和溶液中加入食盐细粒,并不断搅拌,直到NaHCO3结晶析出完毕; ③将析出的晶体过滤,得到晶体和滤液,洗涤晶体,然后将晶体放在试管中充分加热,得到Na2CO3; ④向③的滤液中加入食盐细粒,析出NH4CI晶体,过滤,得到NH4CI. 材料2:四种盐在不同温度下的溶解度表.
(1)在实验室中,你选择的制备C02反应的化学方程式为______.在工业生产中,要获得生产纯碱的原料CO2你认为最经济实用的方法是以______为原料,该反应的化学方程式为______. (2)有人认为侯氏制碱法有以下优点,你认为其中正确的是______. A.生产过程中部分反应产物可作为原料循环使用 B.副产品是一种氮肥 C.反应都不需要加热,可节约能源 (3)检验③中的白色粉末中是否含有氯化钠的方法是______. (4)在②中,随着食盐的逐渐加入,溶液变成了NH4HCO3和NaCl的混合溶液,析出晶体之前,混合溶液中存在的离子有(用离子符号表示,下同.)______.在③中,将析出的晶体过滤后,溶液中数量减少的离子有______;滤液中仍然存在的离子有______.②中反应的化学方程式为______. (5)在20℃时,向含NH4HC0321g的饱和溶液中加入足量食盆.试通过计算说明,随着食盐的逐渐加入,为什么会有NaHC03晶体析出,而没有NH4Cl. |
参考解答
(1)实验室制二氧化碳要求纯度高,便于收集,一般用石灰石或大理石(主要成分是碳酸钙)与稀盐酸反应,生成氯化钙、水、二氧化碳,方程式为:CaC03+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O;工业生产中需二氧化碳对纯度要求不高,但要考虑成本和是否能大量生产,所以用高温煅烧石灰石的方法,方程式为:CaCO3
(2)A、生产过程步骤④得到的氯化钠溶液可作为步骤②制碳酸氢钠的原料循环使用,所以正确. B、副产品是氯化铵,其中含有氮元素,是一种氮肥,所以正确. C、步骤③碳酸氢钠分解制纯碱时需要加热,所以错误. (3)检验③中的白色粉末中是否含有氯化钠,实际上是检验氯离子的存在,方法为:取③中色粉末少许于试管中加入稀硝酸化,再滴入硝酸银溶液,若不产生生白色沉淀证明不含氯化钠,反之则含氯化钠. (4)在NH4HCO3和NaCl的混合溶液中,前者是以NH4+、HCO3-形式存在的,后者是以Na+、C1-形式存在的,所以溶液中含有的离子是NH4+、HCO3-、Na+、C1-;在③中,碳酸氢钠析出,将析出的晶体过滤后,溶液中数量减少的离子是碳酸氢钠电离出来的,有HCO3-、Na+;由碳酸氢钠是饱和后才析出的,滤液中仍然存在部分碳酸氢钠,溶液中含有的离子有NH4+、HCO3-、Na+、C1-;②中碳酸氢钠析出,可看作是生成了沉淀,是碳酸氢铵和氯化钠发生了复分解反应,方程式为:NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓. (5)设21gNH4HCO3完全转化能生成NaHCO3的质量为x,能生成NH4Cl的质量为y NH4HCO3+NaCl═NH4Cl+NaHCO3 79 53.5 84 21g y x X=22.3g Y=14.2g 根据四种物质的溶解度,20℃时,1OOg水最多能溶解9.6gNaHCO3,37.2gNH4Cl.因为22.3>9.6g,所以有NaHC03析出. 理论上可析出NaHC03的质量:22.3g-9.6g=12.7g,因为14.2g<37.2g,NH4Cl没有达到饱和状态,所以不可能有NH4Cl析出. 故答案为: (1)CaC03+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O;石灰石;CaCO3
(2)AB; (3)取③中色粉末少许于试管中加入稀硝酸化,再滴入硝酸银溶液,若不产生生白色沉淀证明不含氯化钠,反之则含氯化钠; (4)NH4+、HCO3-、Na+、C1-;HCO3-、Na+;NH4+、HCO3-、Na+、Cl-;NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓; (5)设21gNH4HCO3完全转化能生成NaHCO3的质量为x,能生成NH4Cl的质量为y NH4HCO3+NaCl═NH4Cl+NaHCO3 79 53.5 84 21g y x X=22.3g Y=14.2g 根据四种物质的溶解度,20℃时,1OOg水最多能溶解9.6gNaHCO3,37.2gNH4Cl.因为22.3>9.6g,所以有NaHC03析出. 理论上可析出NaHC03的质量:22.3g-9.6g=12.7g,因为14.2g<37.2g,NH4Cl没有达到饱和状态,所以不可能有NH4Cl析出. |
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