Question

18．某化學(xué)興趣小組的同學(xué)們學(xué)習(xí)了純堿的知識(shí)后，對(duì)著名的侯氏制堿法產(chǎn)生了濃厚的興趣，巨鼎對(duì)侯氏制堿法進(jìn)行深入的探究，請(qǐng)你一起參與他們的探究．
【查閱資料】
1、侯氏制堿法的原理：
第一步：向飽和食鹽水中先通入過(guò)量氨氣（溶液顯堿性），再通入過(guò)量的二氧化碳，即可析出NaHCO₃固體，反應(yīng)方程式是：NaCl+CO₂+NH₃+H₂O═NaHCO₃↓+NH₄Cl
第二步：將第一步反應(yīng)后所得的混合物進(jìn)行過(guò)濾后，將濾渣加熱，可生成純堿，一種能使澄清石灰水變渾濁的氣體和一種常見的氧化物．
2、已知20℃時(shí)有關(guān)物質(zhì)的溶解度如下（氣體指1體積水中能溶解的氣體體積）

物質(zhì)	NaCl	NaHCO3	NH4Cl	NH3	CO2
溶解度	36.0g	9.6g	37.2g	710	0.9

3、已知NH₄Cl 加熱條件下易分解，反應(yīng)的化學(xué)方程式是$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+HCl↑
【資料回顧】
（1）第一步中析出NaHCO₃固體的原因是：相同條件下，碳酸氫鈉的溶解度比氯化鈉和碳酸鈉�。畬�(shí)驗(yàn)中先向飽和食鹽水中通入過(guò)量氨氣，再通入過(guò)量的二氧化碳，其原因是①（填序號(hào)）．
①使CO₂更容易被吸收  ②NH₃比CO₂更易制取  ③CO₂的密度比NH₃大
（2）寫出第二步中將濾渣加熱發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．（3）該工業(yè)同時(shí)可得副產(chǎn)物NH₄Cl，它在農(nóng)業(yè)上可作氮肥，寫出NH₄Cl與熟石灰固體加熱的化學(xué)方程式：2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2H₂O+2NH₃↑．
【定性探究】
第一步反應(yīng)所得混合物在第二步過(guò)濾后所得濾液中溶質(zhì)的成分是什么？
【做出猜想】猜想Ⅰ：NH₄Cl   猜想Ⅱ：NH₄Cl和 NaHCO₃
猜想Ⅲ：NH₄Cl 和NaCl   猜想Ⅳ：NH₄Cl、NaCl和NaHCO₃
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
①取少量濾液于試管中，滴加稀鹽酸	產(chǎn)生無(wú)色無(wú)味氣體	說(shuō)明濾液中含有的物質(zhì)是NaHCO3
②另取少量濾液于試管中，滴加足量稀HNO3后，再滴加AgNO3溶液	產(chǎn)生白色沉淀	證明濾液中含有NaCl

【交流討論】小明同學(xué)認(rèn)為步驟②結(jié)論不正確，他的理由是：氯化銨能和硝酸銀反應(yīng)生成白色沉淀氯化銀．
小張為證明濾液中是否含NaCl，設(shè)計(jì)了以下方案：另取少量濾液蒸干后充分灼燒，取灼燒后的殘余固體溶于水，往其中滴加足量的稀HNO₃后，再滴加AgNO₃溶液，產(chǎn)生白色沉淀．
【得出結(jié)論】猜想Ⅳ成立．
【反思評(píng)價(jià)】小張?jiān)O(shè)計(jì)的方案中將濾液蒸干后充分灼燒的目的是排除氯化銨的干擾，而氯化銨受熱易分解，所以另取少量濾液蒸干后充分灼燒，滴加足量的稀HNO₃的作用是氯化銀沉淀不溶于硝酸，往其中滴加稀HNO₃酸化，說(shuō)明生成的白色沉淀是氯化銀，則證明猜想氯化鈉存在．
【定量探究】
實(shí)際生產(chǎn)中得到的純堿樣品中含有少量的NaCl，國(guó)際上規(guī)定純堿的純度（即純堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)）≥98.0%為合格品，同學(xué)們想判斷某純堿樣品是否合格，分成四個(gè)小組，各取25克該樣品全部溶解于水中，向其中加入相同溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的CaCl₂溶液，四組加入的CaCl₂溶液的質(zhì)量與產(chǎn)生的沉淀的質(zhì)量關(guān)系如表．

	第一組	第二組	第三組	第四組
CaCl2溶液的質(zhì)量（克）	100	200	300	400
產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量（克）	8	16	20	20

（1）通過(guò)計(jì)算判斷該純堿樣品是否是合格品？
（2）若要計(jì)算CaCl₂溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可以選擇第一、二組數(shù)據(jù)計(jì)算．

Answer 1

分析 【資料回顧】
相同條件下，溶解度越小，越容易從溶液中析出；
顯堿性的溶液更容易吸收二氧化碳；
碳酸氫鈉受熱分解生成碳酸鈉、水和二氧化碳；
氯化銨和氫氧化鈣在加熱條件下反應(yīng)生成氯化鈣、水和氨氣；
【定性探究】
析出碳酸氫鈉固體后的溶液仍然是碳酸氫鈉的飽和溶液；
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】
碳酸氫鈉和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳；
【交流討論】
銀離子能和氯離子結(jié)合成白色沉淀氯化銀；
【定量探究】
根據(jù)提供的數(shù)據(jù)和反應(yīng)的化學(xué)方程式可以進(jìn)行相關(guān)方面的計(jì)算和判斷．

解答 解：【資料回顧】
（1）第一步中析出NaHCO₃固體的原因是相同條件下，碳酸氫鈉的溶解度比氯化鈉和碳酸鈉��；
實(shí)驗(yàn)中先向飽和食鹽水中通入過(guò)量氨氣，再通入過(guò)量的二氧化碳，其原因是使CO₂更易被吸收．
故填：相同條件下，碳酸氫鈉的溶解度比氯化鈉和碳酸鈉��；①．
（2）第二步中將濾渣加熱時(shí)，碳酸氫鈉分解生成碳酸鈉、水和二氧化碳，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．
故填：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．
（3）該工業(yè)同時(shí)可得副產(chǎn)物NH₄Cl中含有氮元素，它在農(nóng)業(yè)上可作氮肥；
NH₄Cl與熟石灰固體加熱的化學(xué)方程式為：2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2H₂O+2NH₃↑．
故填：氮；2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2H₂O+2NH₃↑．
【作出猜想】
猜想Ⅰ：NH₄Cl
猜想Ⅱ：NH₄Cl和NaHCO₃
猜想Ⅲ：NH₄Cl和NaCl
猜想Ⅳ：NH₄Cl、NaCl和NaHCO₃．
故填：NaHCO₃．
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下表所示：

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
①取少量濾液于試管中，滴加稀鹽酸	產(chǎn)生無(wú)色無(wú)味氣體	證明濾液中含有的物質(zhì)是NaHCO3
②另取少量濾液于試管中，滴加足量稀HNO3后，再滴加AgNO3溶液	產(chǎn)生白色沉淀	證明濾液中含有NaCl

【交流討論】
小明同學(xué)認(rèn)為步驟②結(jié)論不正確，他的理由是氯化銨能和硝酸銀反應(yīng)生成白色沉淀氯化銀．
故填：氯化銨能和硝酸銀反應(yīng)生成白色沉淀氯化銀．
【得出結(jié)論】
另取少量濾液蒸干后充分灼燒，取灼燒后的殘余固體溶于水，往其中滴加足量稀HNO₃后，再滴加AgNO₃溶液，產(chǎn)生白色沉淀，說(shuō)明濾液中溶質(zhì)的成分是NH₄Cl、NaCl和NaHCO₃，因此猜想Ⅳ成立．
故填：Ⅳ．
氯化銨也可以和硝酸銀溶液反應(yīng)生成氯化銀沉淀，所以若驗(yàn)證氯化鈉的存在必須排除氯化銨的干擾，而氯化銨受熱易分解，所以另取少量濾液蒸干后充分灼燒，取灼燒后的殘余固體溶于水，氯化銀沉淀不溶于硝酸，往其中滴加稀HNO₃酸化，說(shuō)明生成的白色沉淀是氯化銀，則證明猜想氯化鈉存在，
故填：氯化銨也可以和硝酸銀溶液反應(yīng)生成氯化銀沉淀，所以若驗(yàn)證氯化鈉的存在必須排除氯化銨的干擾，而氯化銨受熱易分解，所以另取少量濾液蒸干后充分灼燒；氯化銀沉淀不溶于硝酸，往其中滴加稀HNO₃酸化，說(shuō)明生成的白色沉淀是氯化銀，則證明猜想氯化鈉存在．
【定量探究】
（1）設(shè)碳酸鈉質(zhì)量為x，
Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl，
106           100
 x             20g
$\frac{106}{x}=\frac{100}{20g}$，
x=21.2g，
該純堿樣品中碳酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{21.2g}{25g}$×100%=84.8%，
因此該純堿樣品不合格．
（2）若要計(jì)算CaCl₂溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可以選擇第一、二組數(shù)據(jù)計(jì)算，這是因?yàn)橐�、二組中的氯化鈣完全反應(yīng)．
故填：一、二．

點(diǎn)評(píng) 合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，是得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論的前提，因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為學(xué)好化學(xué)知識(shí)奠定基礎(chǔ)．