问题 计算题

某制碱厂以岩盐水为主要原料生产纯碱(Na2CO3)和其他副产品。

(一)有关资料

原料岩盐水主要是含NaCl,此外还含有较多Na2SO4,以及少量CaCl2和MgCl2

上述几种物质在不同温度时的溶解度数据如下表:

温度/℃010203040

/g

NaCl35.735.836.036.336.6
Na2SO44.59.620.240.848.4
CaCl259.565.074.5100116
MgCl252.953.854.856.058.0
(1)10℃时,饱和Na2SO4溶液中溶质的质量分数是       (精确到0.1 %)。

(二)生产工艺

经上述处理后得到主产品:工业纯碱,副产品:A晶体。

(2)“降温”的目的是析出副产品“A晶体”,A的化学式是        

(3)反应器中的反应为:NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl。再将NaHCO3晶体转移出来后,加热所得固体即为工业纯碱。在整个生产工艺中没有涉及到的基本反应类型是             ,可重复利用的是          (水除外,只需一种);

(4)在反应器中总是先通氨气,后通二氧化碳,原因是                   

(三)工业纯碱中杂质的判断:

(5)已知:NH4Cl  NH3↑+HCl↑

实验步骤:①取一定质量的纯碱样品,经多次充分加热后再称重,发现质量无变化;

②另取少量纯碱样品加入适量水,样品完全溶解,向该溶液中加入过量稀HNO3,再滴加AgNO3溶液,有白色沉淀。

由上述实验可确定纯碱样品含有杂质       (写化学式)。

(四)含量测定

(6)称取纯碱样品21.3g于烧杯中,加入适量水将其溶解, 然后逐滴加入溶质质量分数为14.6%的稀盐酸并不断用玻璃棒搅拌。先发生反应:Na2CO3+HCl=NaHCO3+ NaCl;后发生反应:NaHCO3+HCl= NaCl+H2O+CO2↑。在上述过程中烧杯中溶液质量与加入稀盐酸质量的关系如图甲所示(不考虑CO2的溶解),请你根据图甲提供的信息计算检测过程中产生CO2的质量          

(7)请通过计算并结合左表判断此纯碱样品等级为      品。

答案

(1)8.8%

(2)Na2SO4

(3)置换反应    CO2或NaCl  

(4)因为氨气溶解度大,形成碱性环境便于二氧化碳溶解(可降低要求,如只答第一句)

(5)NaCl

(6)8.8g 

(7)99.5%  优等品 

题目分析:(1)10℃时,饱和Na2SO4溶液的溶解度为9.6g,也就是说在此温度下100g纯水中最多溶解9.6g Na2SO4,质量分数为;(2)根据图示可知,A为硫酸钠;(3)NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl是个总反应,涉及到化合反应和复分解反应,碳酸氢钠受热分解的反应属于分解反应,没有涉及到的反应类型是置换反应;(4)二氧化碳在水中的溶解度较小,氨气在水中的溶解度较大,先通氨气可以使水呈碱性,有助于增大二氧化碳的溶解,从而增大了产量;(5)加入稀硝酸和硝酸银能产生白色沉淀,说明有氯离子,可确定纯碱样品含有杂质氯化钠;(6)根据题意,反应分为两步进行,由图可知,盐酸加入质量在50g到100g间时溶液溶质的质量分数变化减小,说明这个过程发生的反应为NaHCO3+HCl= NaCl+H2O+CO2↑,设生成的二氧化碳质量为g,总反应方程式为

Na2CO3+2HCl= 2NaCl+H2O+CO2

73             44

      

,解得,所以生成二氧化碳的质量为8.8g;

(7)设消耗碳酸钠的质量为g,有

Na2CO3+2HCl= 2NaCl+H2O+CO2

106    73            

        

,解得

碳酸钠的质量分数为:

对比表格的标准可知,为优等品。

点评:本题较为综合,是集实验探究和化学方程式计算于一体的题目,题目较为冗长,属于较难的题目,在中考中常作为压轴题出现。

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