Question

17．工業(yè)生產(chǎn)純堿的工藝流程示意圖1如下：

完成下列填空：
（1）在生產(chǎn)純堿的工藝流程中需通入NH₃和CO₂．如圖所示A-E為實驗室常見的儀器裝置（部分固定夾持裝置略去），請根據(jù)要求回答問題．
①實驗室若用NH₄Cl和熟石灰做試劑來制取、收集干燥的NH₃，則需選用上述儀器裝置中的BDE（填裝置序號）．若要制取、收集干燥的CO₂，請選擇裝置并按氣流方向連接各儀器接口acdg．
②若在A的分液漏斗內(nèi)改加濃氨水，圓底燒瓶內(nèi)加NaOH固體，也能制取氨氣，請解釋裝置A中能產(chǎn)生氨氣的原因NaOH溶于水放出大量的熱，可促進氨氣的揮發(fā)，另外氨水溶液呈堿性，為弱電解質(zhì)，加入氫氧化鈉電離出的OH^-增大了氨水中OH^-濃度，促使氨水電離平衡左移，導致氨氣放出．
③若實驗過程中有氨氣逸出，應(yīng)選用下列c裝置吸收（填代號）
（2）粗鹽水（主要含有Ca²⁺、Mg²⁺雜質(zhì)離子）加入沉淀劑A、B除雜質(zhì)（沉淀劑A來源于石灰窯廠），寫出A、B的化學式．ACa（OH）₂ 或者CaO　BNa₂CO₃．
（3）工業(yè)生產(chǎn)純堿工藝流程中，碳酸化時產(chǎn)生的現(xiàn)象是有晶體析出．碳酸化時沒有析出碳酸鈉晶體，其原因是碳酸鈉溶解度大于碳酸氫鈉．
（4）工業(yè)生產(chǎn)純堿的工藝流程中氨氣是循環(huán)使用的，為此，濾液D加入石灰水產(chǎn)生氨氣．寫出該反應(yīng)的離子方程式為：NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O．
（5）產(chǎn)品純堿中含有碳酸氫鈉．請你設(shè)計實驗測定純堿中碳酸氫鈉的質(zhì)量分數(shù)．簡述實驗過程．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)、反應(yīng)條件選取反應(yīng)裝置，根據(jù)氣體的溶解性、密度選擇收集裝置；若要制取、收集干燥的CO₂，應(yīng)選擇A發(fā)生裝置，用C干燥二氧化碳，用E裝置收集氣體，按照制取、除雜、收集的順序連接實驗裝置；
②NaOH溶于水放出大量的熱，且氫氧化鈉溶液中含有大量氫氧根離子，能夠抑制一水合氨的電離，促進氨氣的揮發(fā)；
③氨氣極易溶于水，應(yīng)采取防止倒吸的方法吸收；
（2）根據(jù)題意A源于石灰窯，說明其是生石灰或熟石灰來分析；除去過量的鈣離子應(yīng)選擇碳酸鈉；
（3）根據(jù)碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)和溶解度解答；
（4）銨鹽能與堿在加熱條件下反應(yīng)生成氨氣；
（5）碳酸氫鈉受熱易分解生成碳酸鈉和水、二氧化碳，依據(jù)碳酸氫鈉的不穩(wěn)定性設(shè)計實驗．

解答 解：（1）①實驗室制取氨氣反應(yīng)物狀態(tài)氯化銨、氫氧化鈣都是固體，反應(yīng)條件加熱，采用固體、固體加熱型裝置，所以應(yīng)選B為反應(yīng)裝置；生成物中含有水，氨氣屬于堿性氣體，所以應(yīng)選擇堿性物質(zhì)吸收水蒸氣，故選D；氨氣極易溶于水，且氨氣的密度小于空氣的密度，所以應(yīng)采用向下排空氣法收集，故選E；
制取、收集干燥的CO₂，應(yīng)選擇A發(fā)生裝置，用C干燥二氧化碳，用E裝置收集氣體，所以連接順序為：acdg；
故答案為：BDE；acdg；
②NaOH溶于水放出大量的熱，可促進氨氣的揮發(fā)，另外氨水溶液呈堿性，為弱電解質(zhì)，加入氫氧化鈉電離出的OH^-增大了氨水中OH^-濃度，促使氨水電離平衡左移，導致氨氣放出；
故答案為：NaOH溶于水放出大量的熱，可促進氨氣的揮發(fā)，另外氨水溶液呈堿性，為弱電解質(zhì)，加入氫氧化鈉電離出的OH^-增大了氨水中OH^-濃度，促使氨水電離平衡左移，導致氨氣放出；
③氨氣極易溶于水，所以尾氣處理應(yīng)采用防止倒吸裝置，用水吸收即可，應(yīng)選擇c，故選：c；
（2）粗鹽水中含有Mg²⁺、Ca²⁺，用Ca（OH）₂或CaO將Mg²⁺轉(zhuǎn)化為Mg（OH）₂，再用Na₂CO₃將Ca²⁺轉(zhuǎn)化為CaCO₃沉淀，
故答案為：Ca（OH）₂ 或者CaO；Na₂CO₃；
（3）由于溶液中存在氨氣，氯化鈉，當通入二氧化碳后，碳酸化后發(fā)生反應(yīng)的化學方程式是NH₃+CO₂+H₂O+NaCl→NH₄Cl+NaHCO₃↓，有晶體析出；相同溫度下，碳酸氫鈉的溶解性小于碳酸鈉，所以固體先以碳酸氫鈉形式析出；
故答案為：有晶體析出；碳酸鈉溶解度大于碳酸氫鈉；
（4）濾液中主要含有的是氯化銨，其和石灰水反應(yīng)時：NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O，故答案為：NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O；
（5）碳酸氫鈉不穩(wěn)定，受熱易分解生成碳酸鈉和水、二氧化碳，稱取一定質(zhì)量的固體樣品，加熱到恒重后冷卻，稱量剩余固體的質(zhì)量，計算出碳酸氫鈉的質(zhì)量分數(shù)；
答：稱取一定質(zhì)量的固體樣品，加熱到恒重后冷卻，稱量剩余固體的質(zhì)量，計算出碳酸氫鈉的質(zhì)量分數(shù)．

點評 本題為工藝流程題，考查了物質(zhì)的制備、提純、實驗的操作等，題目難度中等，熟悉反應(yīng)原理和各種物質(zhì)的性質(zhì)是解題關(guān)鍵，側(cè)重考查學生分析問題解決問題能力．