Question

某制堿廠以巖鹽水為主要原料生產純堿（Na₂CO₃）和其他副產品．
（一）有關資料
原料巖鹽水主要是含NaCl，此外還含有較多Na₂SO₄，以及少量CaCl₂和MgCl₂．
上述幾種物質在不同溫度時的溶解度數(shù)據如下表：

溫度/℃		0	10	20	30	40
溶 解 度 /g	NaCl	35.7	35.8	36.0	36.3	36.6
	Na2SO4	4.5	9.6	20.2	40.8	48.4
	CaCl2	59.5	65.0	74.5	100	116
	MgCl2	52.9	53.8	54.8	56.0	58.0

（1）10℃時，飽和Na₂SO₄溶液中溶質的質量分數(shù)是________（精確到0.1%）．
（二）生產工藝

（2）“降溫”的目的是析出副產品“A晶體”，A的化學式是________；
（3）反應器中的反應為：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl．再將NaHCO₃晶體轉移出來后，加熱所得固體即為工業(yè)純堿．在整個生產工藝中沒有涉及到的基本反應類型是________，可重復利用的是________（水除外，只需一種）；
（4）在反應器中總是先通氨氣，后通二氧化碳，原因是________．
（三）工業(yè)純堿中雜質的判斷：
（5）已知：NH₄Cl　 NH₃↑+HCl↑
實驗步驟：
①取一定質量的純堿樣品，經多次充分加熱后再稱重，發(fā)現(xiàn)質量無變化；
②另取少量純堿樣品加入適量水，樣品完全溶解，向該溶液中加入過量稀HNO₃，再滴加AgNO₃溶液，有白色沉淀．
由上述實驗可確定純堿樣品含有雜質________（寫化學式）．
（四）含量測定
（6）稱取純堿樣品21.3g于燒杯中，加入適量水將其溶解，然后逐滴加入溶質質量分數(shù)為14.6%的稀鹽酸并不斷用玻璃棒攪拌．先發(fā)生反應：Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl；后發(fā)生反應：NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑．在上述過程中燒杯中溶液質量與加入稀鹽酸質量的關系如圖所示（不考慮CO₂的溶解），請你根據圖甲提供的信息計算檢測過程中產生CO₂的質量________．
（7）請通過計算并結合表判斷此純堿樣品等級為________品．

工業(yè)純堿標準（Na 2CO3%≥）
優(yōu)等品	一等品	合格品
99.2	98.8	98.0

Answer 1

解：（1）由表中的數(shù)據可知，在10℃時，Na₂SO₄的溶解度是9.6g，飽和Na₂SO₄溶液中溶質的質量分數(shù)是：×100%=8.8%；
（2）由表中的數(shù)據可知，Na₂SO₄的溶解度隨溫度的升高變化最大，所以在降溫時．析出晶體最多的A是Na₂SO₄；
（3）由生產工藝可知，在精制鹽水Ⅰ中氫氧化鈣與氯化鎂反應：MgCl₂+Ca（OH）₂═Mg（OH）₂↓+CaCl₂，該反應屬于復分解反應；反應器中的反應為：NH₃+CO₂+H₂O=NH₄HCO₃，反應為化合反應．加熱碳酸氫鈉制取純堿的化學方程式：2NaHCO₃Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑屬于分解反應，所以．沒有涉及到的反應是置換反應，由生產工藝可知CO₂、NaCl可以重復使用；
（4）在反應器中總是先通氨氣，后通二氧化碳，原因是：因為氨氣易溶與水，形成堿性環(huán)境便于二氧化碳溶解；
（5）由向少量純堿樣品加入適量水，樣品完全溶解，向該溶液中加入過量稀HNO₃，再滴加AgNO₃溶液，有白色沉淀．可確定純堿樣品含有雜質NaCl；
（6）根據據圖甲可以看出，當加入鹽酸的量為50g時開始產生二氧化碳，當加入鹽酸的量為100g時不再生成二氧化碳，設產生二氧化碳的質量為x，則有
NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑．
36.5 44
50g×14.6% x
36.5：50g×14.6%=44：x
解得，x=8.8g
（7）根據題意可以看出，與碳酸鈉反應的鹽酸共有100g，設碳酸鈉的質量為y，則有
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
106 73
y 100g×14.6%
106：y=73：100g×14.6%
解得，y=21.2g，
所以該樣品中純堿的質量分數(shù)為：×100%=99.5%＞99.28%，屬于優(yōu)等品
故答為：（1）8.8%；（2）Na₂SO₄；（3）置換反應，CO₂（或NaCl）；（4）氨氣易溶與水，形成堿性環(huán)境便于二氧化碳溶解；（5）NaCl；（6）8.8g；（7）優(yōu)等．
分析：（1）根據10℃時，Na₂SO₄的溶解度計算飽和Na₂SO₄溶液中溶質的質量分數(shù)；
（2）根據NaCl、Na₂SO₄、CaCl₂、MgCl₂的溶解度隨溫度的變化情況分析；
（3）根據在整個生產工藝中涉及到的反應及反應的類型分析未涉及到的反應，根據整個生產工藝分析可重復利用的物質；
（4）根據氨氣易溶于水形成氨水顯堿性，與二氧化碳溶于水形成的碳酸反應分析；
（5）根據氯離子的檢驗方法分析；
（6）根據圖象分析能產生二氧化碳的鹽酸的質量，有鹽酸的質量求出二氧化碳的質量；
（7）要判斷此純堿樣品等級，就要計算碳酸鈉的質量分數(shù)，需要求得碳酸鈉的質量．
點評：本題難度較大，主要考查了物質的分離操作和除去雜質的方法，要根據物質的性質選擇適當?shù)姆椒ㄟM行解答，培養(yǎng)學生對知識的應用和理解的能力；在書寫化學方程式及計算過程一定要規(guī)范．