Question

16．純堿是重要的化工廠產(chǎn)品，可用來制玻璃，制皂，造紙，紡織，印染等．其合成及其他綜合利用過程如下圖所示：

（1）圖中制取的原料氣體是N₂、H₂．原料氣中的一種氣體源于碳?xì)浠�合物和水．請寫出甲烷和水在催化劑和高溫條件下反應(yīng)的方程式：CH₄+2H₂O$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$CO₂+4H₂或CH₄+H₂O$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$CO+3H₂．
（2）工業(yè)生產(chǎn)中，設(shè)備A中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是NH₃+CO₂+H₂O+NaCl=NH₄Cl+NaHCO₃↓，母液中可提取的副產(chǎn)品是化學(xué)方程式是NH₄Cl．
（3）尿素[CO（NH₂）₂]適用于各種土壤，在土壤中尿素發(fā)生水解，生成兩種氣體，其水解的化學(xué)方程式是CO（NH₂）₂+H₂O=2NH₃↑+CO₂↑．
（4）純堿的水溶液可用來洗滌油污，理由是CO₃^2-+H₂OHCO₃^-+OH^-，溶液顯堿性，促進(jìn)油脂的水解（結(jié)合相關(guān)離子方程式解釋）．
（5）上述流程中，可循環(huán)使用的物質(zhì)是N₂、H₂、CO₂、NaHCO₃．
（6）圖中所示工業(yè)制法獲得的純堿中常含有NaCl雜質(zhì)，用下述方法可以測定樣品NaCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．樣品W克$→_{溶液}^{H_{2}O}$溶液$→_{過濾}^{過量NaCl}$沉淀$→_{洗滌}^{H_{2}O}$$\stackrel{低溫烘干，冷卻，稱量}{→}$固體m克樣品中NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表達(dá)式為（1-$\frac{106m}{197w}$）×100%．

Answer 1

分析 （1）合成氨的原料氣是N₂、H₂；反應(yīng)物為甲烷和水，條件是高溫、催化劑，產(chǎn)物之一是氫氣，甲烷完全燃燒產(chǎn)物是二氧化碳，不完全燃燒產(chǎn)物為一氧化碳，據(jù)此寫出即可；
（2）依據(jù)反應(yīng)原理推斷設(shè)備A中的化學(xué)反應(yīng)方程式，并得出副產(chǎn)物；
（3）依據(jù)尿素的化學(xué)式和題目所給的額信息結(jié)合化學(xué)反應(yīng)原理寫出化學(xué)反應(yīng)方程式；
（4）純堿是Na₂CO₃，是強堿弱酸鹽，在溶液中水解顯堿性，而油脂能在堿性條件下水解；
（5）根據(jù)流程圖來分析；
（6）依據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計算方法，計算即可．

解答 解：（1）合成氨的原料氣是N₂、H₂；依據(jù)題給的信息，甲烷與水在高溫催化劑作用下生成二氧化碳（或一氧化碳）和氫氣，故化學(xué)反應(yīng)方程式為CH₄+2H₂O $\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$CO₂+4H₂或CH₄+H₂O$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$CO+3H₂，故答案為：CH₄+2H₂O $\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$CO₂+4H₂或CH₄+H₂O$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$CO+3H₂；
（2）在生產(chǎn)中，設(shè)備A中應(yīng)生成目標(biāo)產(chǎn)物純堿，故發(fā)生的反應(yīng)為：NH₃+CO₂+H₂O+NaCl=NH₄Cl+NaHCO₃↓，由于NaHCO₃是想得到的產(chǎn)品，故NH₄Cl是副產(chǎn)品，故答案為：NH₃+CO₂+H₂O+NaCl=NH₄Cl+NaHCO₃↓；NH₄Cl；
（3）尿素的水解生成兩種氣體，結(jié)合尿素的元素組成，故生成的是氨氣和二氧化碳，故反應(yīng)為：CO（NH₂）₂+H₂O=2NH₃↑+CO₂↑，故答案為：NaCl；CO（NH₂）₂+H₂O=2NH₃↑+CO₂↑；
（4）純堿是Na₂CO₃，是強堿弱酸鹽，在溶液中水解顯堿性：CO₃^2-+H₂OHCO₃^-+OH^-，而油脂能在堿性條件下水解，故答案為：CO₃^2-+H₂OHCO₃^-+OH^-，溶液顯堿性，促進(jìn)油脂的水解；
（5）根據(jù)流程圖可知，由于合成氨的反應(yīng)是可逆反應(yīng)，不能進(jìn)行徹底，故N₂、H₂可以循環(huán)利用，NaHCO₃及分解產(chǎn)生的CO₂也可以循環(huán)利用，故答案為：N₂、H₂、CO₂、NaHCO₃；
（6）生成mg固體為BaCO₃，其物質(zhì)的量為：$\frac{mg}{197g/mol}$，則碳酸鈉的質(zhì)量為：$\frac{mg}{197g/mol}$×106g/mol=$\frac{106m}{197}$g，
故氯化鈉的質(zhì)量為（w-$\frac{106m}{197}$）g，則氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{w-\frac{106m}{197}}{w}$×100%=（1-$\frac{106m}{197w}$）×100%，
故答案為：（1-$\frac{106m}{197w}$）×100%．

點評 本題考查了純堿的工業(yè)制法，題目難度較大，試題知識點較多、綜合性較強，充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用基礎(chǔ)知識的能力，明確合成原理為解答關(guān)鍵．