Question

7．聯(lián)堿法（候氏制堿法）和氨堿法的生產(chǎn)流程簡要表示如圖1：

（1）兩種方法的沉淀池中均發(fā)生的反應(yīng)化學(xué)方程式為NH₃+H₂O+CO₂+NaCl═NH₄Cl+NaHCO₃↓．
（2）若沉淀池含800.00mol NH₃的水溶液質(zhì)量為54.00kg，向該溶液通入二氧化碳至反應(yīng)完全，過濾，得到濾液31.20kg，則NH₄HCO₃的產(chǎn)率為92%．
（3）在氨堿法生產(chǎn)過程中氨要循環(huán)使用，但不需要補(bǔ)充，在母液中加生石灰前先要加熱的原因是防止加石灰水時產(chǎn)生碳酸鈣沉淀．
（4）根據(jù)聯(lián)堿法中從濾液中提取氯化銨晶體的過程推測，所得結(jié)論正確是bd（選填編號）．
a．常溫時氯化銨的溶解度比氯化鈉小
b．通入氨氣能增大NH₄⁺的濃度，使氯化銨更多析出
c．加入食鹽細(xì)粉能提高Na⁺的濃度，使NaHCO₃結(jié)晶析出
d．通入氨氣能使NaHCO₃轉(zhuǎn)化為Na₂CO₃，提高析出的NH₄Cl純度
（5）聯(lián)堿法相比于氨堿法，氯化鈉利用率從70%提高到90%以上，主要是設(shè)計了循環(huán)Ⅰ，
聯(lián)堿法的另一項優(yōu)點是避免產(chǎn)生大量的含有CaCl₂的溶液，或節(jié)省石灰窯、蒸氨塔等設(shè)備．
（6）從沉淀池析出的晶體含有NaCl雜質(zhì)，某同學(xué)在測定其NaHCO₃的含量時，稱取5.000g試樣，配制成100mL溶液，用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液滴定（用甲基橙做指示劑），測定數(shù)據(jù)記錄如下：

滴定次數(shù)	待測液（mL）	0.6000mol/L鹽酸溶液的體積（mL）
		初讀數(shù)	終讀數(shù)
第一次	20.00	1.00	21.00
第二次	20.00	如右圖Ⅰ	如右圖Ⅱ

①第二次滴定，從圖2-Ⅰ圖2-Ⅱ顯示消耗的鹽酸溶液體積為20.20ml．
②該實驗測定NaHCO₃含量的計算式為ω（NaHCO₃）=10.1%．
③該同學(xué)測定結(jié)果有一定的誤差，產(chǎn)生該誤差的原因可能是cd（選填編號）．
a．待測液中加入甲基橙作指示劑，用標(biāo)準(zhǔn)酸液滴定至變橙色
b．錐形瓶用蒸餾水洗滌后，直接加入待測溶液進(jìn)行滴定
c．滴定管用蒸餾水洗滌后，直接注入標(biāo)準(zhǔn)酸液進(jìn)行滴定
d．滴定管用蒸餾水洗滌后，直接注入待測液，取20.00mL進(jìn)行滴定．

Answer 1

分析 （1）飽和食鹽水中通入氨氣和二氧化碳析出碳酸氫鈉晶體；
（2）根據(jù)碳原子守恒計算理論上m（NH₄HCO₃），根據(jù)題意計算實際m（NH₄HCO₃），從而計算其產(chǎn)率；
（3）根據(jù)碳酸氫鈉能和石灰水反應(yīng)進(jìn)行分析；
（4）向母液中通氨氣作用有增大NH₄⁺的濃度，使NH₄Cl更多地析出和使NaHCO₃轉(zhuǎn)化為Na₂CO₃，提高析出的NH₄Cl純度；加入食鹽細(xì)粉目的是提高Cl^-的濃度，使氯化氨析出；
（5）與氨堿法比較，聯(lián)合制堿法優(yōu)點是提高了原料的原子利用率，避免產(chǎn)生大量的含有CaCl₂的溶液，節(jié)省石灰窯、蒸氨塔等設(shè)備；
（6）①依據(jù)滴定管正確讀數(shù)方法解答；
②計算兩次消耗鹽酸的平均值，計算消耗鹽酸的物質(zhì)的量，依據(jù)方程式：HCl+NaHCO₃=NaCl+H₂O+CO₂↑，然后計算碳酸氫鈉的物質(zhì)的量和質(zhì)量，計算其質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
③a．待測液中加入甲基橙作指示劑，用標(biāo)準(zhǔn)酸液滴定至變橙色，剛好達(dá)到終點，沒有誤差；
b．錐形瓶用蒸餾水洗滌后，直接加入待測溶液進(jìn)行滴定，沒有誤差；
c．滴定管用蒸餾水洗滌后，直接注入標(biāo)準(zhǔn)酸液進(jìn)行滴定，相當(dāng)于將標(biāo)準(zhǔn)酸液稀釋；
d．滴定管用蒸餾水洗滌后，直接注入待測液，取20.00mL進(jìn)行滴定，相當(dāng)于將待測液稀釋．

解答 解：（1）氨氣、二氧化碳、水和氯化鈉發(fā)生反應(yīng)生成碳酸氫鈉和氯化銨，反應(yīng)方程式為NH₃+H₂O+CO₂+NaCl═NH₄Cl+NaHCO₃↓，故答案為：NH₃+CO₂+NaCl+H₂O═NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（2）由反應(yīng)方程式：NH₃+CO₂+NaCl+H₂O═NaHCO₃↓+NH₄Cl，該氨水完全反應(yīng)需通入800.00molCO₂，過濾得到m（NH₄HCO₃）=54000g+800mol×44g•mol^-1-31200g=58000g，根據(jù)碳原子守恒，理論上應(yīng)得到m（NH₄HCO₃）=800mol×79g•mol^-1=63200g，則NH₄HCO₃的產(chǎn)率為$\frac{58000g}{63200g}$×100%=92%，故答案為：92；
（3）由于濾液中還含有一定量的碳酸氫鈉，故此加石灰水前先加熱，是為防止加石灰水時產(chǎn)生碳酸鈣沉淀，故答案為：防止加石灰水時產(chǎn)生碳酸鈣沉淀；
（4）a．常溫時氯化銨的溶解度比氯化鈉大，故a錯誤；
b．通氨氣作用有增大NH₄⁺的濃度，使NH₄Cl更多地析出和使NaHCO₃轉(zhuǎn)化為Na₂CO₃，提高析出的NH₄Cl純度，故b正確；
c．加入食鹽細(xì)粉目的是提高Cl^-的濃度，促進(jìn)氯化銨結(jié)晶析出，故c錯誤；
d．通入氨氣使溶液堿性增強(qiáng)，使碳酸氫鈉轉(zhuǎn)換為溶解度較大的碳酸鈉，可以提高氯化銨的純度，故d正確；
故選bd；
（5）聯(lián)合制堿法的主要原理是：①向濃氨水中通入足量的CO₂后，氨氣、水和CO₂發(fā)生化合反應(yīng)而生成NH₄HCO₃溶液；②然后加入食鹽細(xì)粒充分?jǐn)嚢�，生成的碳酸氫鈉和氯化銨；③將析出的碳酸氫鈉加熱得碳酸鈉、二氧化碳和水，相對于氨堿法制堿，即向過濾后的濾液中加熟石灰以回收氨，使之循環(huán)使用能夠避免產(chǎn)生大量的含有CaCl₂的溶液，或節(jié)省石灰窯、蒸氨塔等設(shè)備，
故答案為：避免產(chǎn)生大量的含有CaCl₂的溶液，或節(jié)省石灰窯、蒸氨塔等設(shè)備；
（6）①滴定管能讀數(shù)到0.01ml，所以根據(jù)滴定管中液面的位置可知，初始讀數(shù)是2.40ml，最終讀數(shù)是22.60ml，所以實際消耗鹽酸的體積是22.60ml-2.40ml=20.20ml，故答案為：20.20ml；
②第一次消耗鹽酸的體積是21.00ml-1.00ml=20.00ml，所以兩次消耗鹽酸的平均值是（20.20ml+20.00ml）÷2=20.10ml，所以消耗鹽酸的物質(zhì)的量是0.0201L×0.6000mol/L．根據(jù)方程式HCl+NaHCO3=NaCl+H2O+CO2↑可知，碳酸氫鈉的物質(zhì)的量是0.0201L×0.6000mol/L，質(zhì)量是0.0201L×0.6000mol/L×84g/mol，所以碳酸氫鈉的純度是：$\frac{0.0201L×0.06000mol/L×84g/mol×\frac{100ml}{20ml}}{5.000g}$×100%=10.1%；
故答案為：10.1%；
③a．待測液中加入甲基橙作指示劑，用標(biāo)準(zhǔn)酸液滴定至變橙色，剛好達(dá)到終點，沒有誤差，故不選；
b．錐形瓶用蒸餾水洗滌后，直接加入待測溶液進(jìn)行滴定，沒有誤差，故不選；
c．滴定管用蒸餾水洗滌后，直接注入標(biāo)準(zhǔn)酸液進(jìn)行滴定，相當(dāng)于將標(biāo)準(zhǔn)酸液稀釋，導(dǎo)致結(jié)果偏大，故選；
d．滴定管用蒸餾水洗滌后，直接注入待測液，取20.00mL進(jìn)行滴定，相當(dāng)于將待測液稀釋，導(dǎo)致結(jié)果偏小，故選；
故選：cd．

點評 本題考查了聯(lián)堿法和氨堿法生產(chǎn)流程的原理比較和物質(zhì)分析判斷，明確碳酸鈉、碳酸氫鈉、氨氣、二氧化碳的性質(zhì)，掌握工藝流程和反應(yīng)原理是解題關(guān)鍵，題目難度中等．