Question

追蹤科學(xué)家的足跡
材料1：純堿的產(chǎn)量是衡量一個(gè)國(guó)家化學(xué)工業(yè)發(fā)展水平的重要指標(biāo)．下面是實(shí)驗(yàn)室摸擬侯氏制堿法生產(chǎn)原理的主要過(guò)程：
（1）20℃時(shí)，向濃氨水中通入足量的二氧化碳得到NH₄HCO₃飽和溶液；
②向NH₄HCO₃飽和溶液中加入食鹽細(xì)粒，并不斷攪拌，直到NaHCO₃結(jié)晶析出完畢；
③將析出的晶體過(guò)濾，得到晶體和濾液，洗滌晶體，然后將晶體放在試管中充分加熱，得到Na₂CO₃；
④向③的濾液中加入食鹽細(xì)粒，析出NH₄CI晶體，過(guò)濾，得到NH₄CI．
材料2：四種鹽在不同溫度下的溶解度表．

溫度 鹽 溶解度	10℃	20℃	30℃	40℃	50℃
NaCl	35.8	36.0	36.3	36.6	37.0
NH4HCO3	15.8	21.0	27.0	------	------
NaHCO3	8.1	9.6	11.1	12.7	----
NH4Cl	33.3	37.2	41.4	45.8	50.4

試回答下列問(wèn)題：
（1）在實(shí)驗(yàn)室中，你選擇的制備C0₂反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．在工業(yè)生產(chǎn)中，要獲得生產(chǎn)純堿的原料CO2你認(rèn)為最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法是以

 

為原料，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
（2）有人認(rèn)為侯氏制堿法有以下優(yōu)點(diǎn)，你認(rèn)為其中正確的是

 

．
A．生產(chǎn)過(guò)程中部分反應(yīng)產(chǎn)物可作為原料循環(huán)使用
B．副產(chǎn)品是一種氮肥
C．反應(yīng)都不需要加熱，可節(jié)約能源
（3）檢驗(yàn)③中的白色粉末中是否含有氯化鈉的方法是

 

．
（4）在②中，隨著食鹽的逐漸加入，溶液變成了NH₄HCO₃和NaCl的混合溶液，析出晶體之前，混合溶液中存在的離子有（用離子符號(hào)表示，下同．）

 

．在③中，將析出的晶體過(guò)濾后，溶液中數(shù)量減少的離子有

 

；濾液中仍然存在的離子有

 

．②中反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
（5）在20℃時(shí)，向含NH₄HC0₃21g的飽和溶液中加入足量食盆．試通過(guò)計(jì)算說(shuō)明，隨著食鹽的逐漸加入，為什么會(huì)有NaHC0₃晶體析出，而沒(méi)有NH₄Cl．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)室制二氧化碳的原理回答前一空；根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)要求經(jīng)濟(jì)實(shí)用，判斷原料并書寫反應(yīng)方程式．
（2）A、根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程的步驟④判斷．
B、根據(jù)氯化銨的組成判斷．
C、根據(jù)碳酸氫鈉分解制純堿的條件判斷．
（3）根據(jù)氯離子的檢驗(yàn)方法回答．
（4）根據(jù)碳酸氫鈉和氯化鈉的電離回答前一空；根據(jù)碳酸氫鈉是在溶液飽和后析出，溶液中的溶質(zhì)為氯化銨和碳酸氫鈉回答第二空；根據(jù)復(fù)分解反應(yīng)類型書寫最后的方程式．
（5）根據(jù)方程式NH₄HCO₃+NaCl═NH₄Cl+NaHCO₃↓和有關(guān)數(shù)計(jì)算出溶液中兩種產(chǎn)物的質(zhì)量，再根據(jù)其溶解度判斷是否能析出．

解答：解：（1）實(shí)驗(yàn)室制二氧化碳要求純度高，便于收集，一般用石灰石或大理石（主要成分是碳酸鈣）與稀鹽酸反應(yīng)，生成氯化鈣、水、二氧化碳，方程式為：CaC0₃+2HCl=CaCl₂+CO₂↑+H₂O；工業(yè)生產(chǎn)中需二氧化碳對(duì)純度要求不高，但要考慮成本和是否能大量生產(chǎn)，所以用高溫煅燒石灰石的方法，方程式為：CaCO₃

高溫  .

CaO+CO₂↑．
（2）A、生產(chǎn)過(guò)程步驟④得到的氯化鈉溶液可作為步驟②制碳酸氫鈉的原料循環(huán)使用，所以正確．
B、副產(chǎn)品是氯化銨，其中含有氮元素，是一種氮肥，所以正確．
C、步驟③碳酸氫鈉分解制純堿時(shí)需要加熱，所以錯(cuò)誤．
（3）檢驗(yàn)③中的白色粉末中是否含有氯化鈉，實(shí)際上是檢驗(yàn)氯離子的存在，方法為：�、壑猩�粉末少許于試管中加入稀硝酸化，再滴入硝酸銀溶液，若不產(chǎn)生生白色沉淀證明不含氯化鈉，反之則含氯化鈉．
（4）在NH₄HCO₃和NaCl的混合溶液中，前者是以NH₄⁺、HCO₃^-形式存在的，后者是以Na⁺、C1^-形式存在的，所以溶液中含有的離子是NH₄⁺、HCO₃^-、Na⁺、C1^-；在③中，碳酸氫鈉析出，將析出的晶體過(guò)濾后，溶液中數(shù)量減少的離子是碳酸氫鈉電離出來(lái)的，有HCO₃^-、Na⁺；由碳酸氫鈉是飽和后才析出的，濾液中仍然存在部分碳酸氫鈉，溶液中含有的離子有NH₄⁺、HCO₃^-、Na⁺、C1^-；②中碳酸氫鈉析出，可看作是生成了沉淀，是碳酸氫銨和氯化鈉發(fā)生了復(fù)分解反應(yīng)，方程式為：NH₄HCO₃+NaCl=NH₄Cl+NaHCO₃↓．
（5）解：設(shè)21gNH₄HCO₃完全轉(zhuǎn)化能生成NaHCO₃的質(zhì)量為x，能生成NH₄Cl的質(zhì)量為y
NH₄HCO₃+NaCl═NH₄Cl+NaHCO₃
79            53.5   84
21g            y     x
X=22.3g
Y=14.2g
根據(jù)四種物質(zhì)的溶解度，20℃時(shí)，1OOg水最多能溶解9.6gNaHCO₃，37.2gNH₄Cl．因?yàn)?2.3＞9.6g，所以有NaHC0₃析出．
理論上可析出NaHC0₃的質(zhì)量：22.3g-9.6g=12.7g，因?yàn)?4.2g＜37.2g，NH₄Cl沒(méi)有達(dá)到飽和狀態(tài)，所以不可能有NH₄Cl析出．
故答案為：
（1）CaC0₃+2HCl=CaCl₂+CO₂↑+H₂O；石灰石；CaCO₃

高溫  .

CaO+CO₂↑；
（2）AB；
（3）�、壑猩�粉末少許于試管中加入稀硝酸化，再滴入硝酸銀溶液，若不產(chǎn)生生白色沉淀證明不含氯化鈉，反之則含氯化鈉；
（4）NH₄⁺、HCO₃^-、Na⁺、C1^-；HCO₃^-、Na⁺；NH₄⁺、HCO₃^-、Na⁺、Cl^-；NH₄HCO₃+NaCl=NH₄Cl+NaHCO₃↓；
（5）解：設(shè)21gNH₄HCO₃完全轉(zhuǎn)化能生成NaHCO₃的質(zhì)量為x，能生成NH₄Cl的質(zhì)量為y
NH₄HCO₃+NaCl═NH₄Cl+NaHCO₃
79            53.5   84
21g            y     x
X=22.3g
Y=14.2g
根據(jù)四種物質(zhì)的溶解度，20℃時(shí)，1OOg水最多能溶解9.6gNaHCO₃，37.2gNH₄Cl．因?yàn)?2.3＞9.6g，所以有NaHC0₃析出．
理論上可析出NaHC0₃的質(zhì)量：22.3g-9.6g=12.7g，因?yàn)?4.2g＜37.2g，NH₄Cl沒(méi)有達(dá)到飽和狀態(tài)，所以不可能有NH₄Cl析出．

點(diǎn)評(píng)：學(xué)來(lái)源于生產(chǎn)、生活，又服務(wù)于生產(chǎn)、生活，氨堿工業(yè)是初中化學(xué)重要的應(yīng)用之一，是考查重點(diǎn)，常涉及化學(xué)方程式的書寫，二氧化碳和氨氣通入的順序及原因，反應(yīng)時(shí)析出碳酸氫鈉的原因與物質(zhì)溶解度的關(guān)系等重點(diǎn)內(nèi)容．