- 联合制碱法——侯氏制碱法
- 共159题
我国化工专家侯德榜的“侯氏制碱法”曾为世界制碱工业做出了突出贡献.他以NaCl、NH3、CO2等为原料先制得NaHCO3,进而生产出纯碱.有关反应的化学方程式为:NH3+CO2+H2O-NH4HCO3; NH4HCO3+NaCl-NaHCO3↓+NH4Cl;2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
(1)碳酸氢铵与饱和食盐水反应,能析出碳酸氢钠晶体的原因是______(填字母标号);
a.碳酸氢钠难溶于水
b.碳酸氢钠受热易分解
c.碳酸氢钠的溶解度相对较小,所以在溶液中首先结晶析出
(2)某探究活动小组根据上述制碱原理,进行碳酸氢钠的制备实验,同学们按各自设计的方案实验.
①一位同学将二氧化碳气体通入含氨的饱和食盐水中制备碳酸氢钠,实验装置如右图所示(图中夹持、固定用的仪器未画出).
试回答下列有关问题:
(Ⅰ)乙装置中的试剂是______
(Ⅱ)丁装置中稀硫酸的作用是______
(Ⅲ)实验结束后,分离出NaHCO3 晶体的操作是______(填分离操作的名称).
(Ⅳ)请你再写出一种实验室制取少量碳酸氢钠的方法:______.
正确答案
解:(1)a.碳酸氢钠易溶于水,故A错误;
b.碳酸氢钠受热易分解,与其在溶液中首先结晶析出无关,故B错误;
c.碳酸氢钠的溶解度相对于氯化铵来说碳酸氢钠的溶解度更小一些,所以在溶液中首先结晶析出,故C正确;
故选C;
(2)(I)利用盐酸制取二氧化碳时,因盐酸易挥发,所以,二氧化碳中常会含有氯化氢气体,碳酸氢钠能与盐酸反应不与二氧化碳反应,所以通过碳酸氢钠的溶液是可以除掉二氧化碳气体中的氯化氢气体,故答案为:饱和碳酸氢钠溶液;
(II)实验过程中氨气可能有剩余,而稀硫酸能与氨气反应,所以稀硫酸的作用是吸收末反应的NH3,故答案为:吸收未反应的NH3;
(III)分离出NaHCO3晶体的操作是分离固体与液体,常采用的实验操作是过滤操作,故答案为:过滤;
(IV)从题干信息NH4HCO3+NaCl═NaHCO3↓+NH4Cl;可得制取碳酸氢钠的方法,碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠,Na2CO3+CO2+H2O═2NaHCO3↓,往饱和Na2CO3 溶液中通入过量CO2 等得到碳酸氢钠,也可采用烧碱溶液中通入过量CO2,NaOH+CO2═NaHCO3,
故答案为:用碳酸氢铵与适量饱和食盐水反应(或往烧碱溶液中通入过量CO2;往饱和Na2CO3 溶液中通入过量CO2 等);
解析
解:(1)a.碳酸氢钠易溶于水,故A错误;
b.碳酸氢钠受热易分解,与其在溶液中首先结晶析出无关,故B错误;
c.碳酸氢钠的溶解度相对于氯化铵来说碳酸氢钠的溶解度更小一些,所以在溶液中首先结晶析出,故C正确;
故选C;
(2)(I)利用盐酸制取二氧化碳时,因盐酸易挥发,所以,二氧化碳中常会含有氯化氢气体,碳酸氢钠能与盐酸反应不与二氧化碳反应,所以通过碳酸氢钠的溶液是可以除掉二氧化碳气体中的氯化氢气体,故答案为:饱和碳酸氢钠溶液;
(II)实验过程中氨气可能有剩余,而稀硫酸能与氨气反应,所以稀硫酸的作用是吸收末反应的NH3,故答案为:吸收未反应的NH3;
(III)分离出NaHCO3晶体的操作是分离固体与液体,常采用的实验操作是过滤操作,故答案为:过滤;
(IV)从题干信息NH4HCO3+NaCl═NaHCO3↓+NH4Cl;可得制取碳酸氢钠的方法,碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠,Na2CO3+CO2+H2O═2NaHCO3↓,往饱和Na2CO3 溶液中通入过量CO2 等得到碳酸氢钠,也可采用烧碱溶液中通入过量CO2,NaOH+CO2═NaHCO3,
故答案为:用碳酸氢铵与适量饱和食盐水反应(或往烧碱溶液中通入过量CO2;往饱和Na2CO3 溶液中通入过量CO2 等);
(2014•新罗区校级模拟)我国化工专家侯德榜,改进氨碱法设计了“联合制碱法”,为世界制碱工业作出了突出贡献.生产流程如图1:
(1)完成有关反应的化学方程式
①沉淀池:NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl
②煅烧炉:______
(2)联合制碱法的优点表述中,不正确的是______
A.生产原料为:食盐、NH3、CO2
B.副产物氯化铵可做氮肥
C.生产过程中可循环利用的物质只有CO2
D.原料利用率高
某实验小组,利用下列装置图2模拟“联合制碱法”的第一步反应.
(3)上述装置中接口连接顺序为______;
A.a接c;b接f、e接d B.a接d;b接f、e接c
C.b接d;a接e、f接c D.b接c;a接f、e接d
(4)D中应选用的液体为______.
为测定产品纯碱的成分和含量,做如下实验.假设产品纯碱中只含NaCl、NaHCO3杂质.
(5)检验产品纯碱中是否含有NaCl,可取少量试样溶于水后,再滴加______试剂.
(6)滴定法测定纯碱产品中NaHCO3含量的方法是:准确称取纯碱样品W g,放入锥形瓶中加蒸馏水溶解,加1~2滴酚酞指示剂,用c mol/L的HCl溶液滴定至溶液由红色变为无色(指示CO32-+H+=HCO3-反应的终点),所用HCl溶液体积为V1mL,再加1~2滴甲基橙指示剂,继续用HCl溶液滴定至溶液由黄色变为橙色,所用HCl溶液总体积为V2 mL.则纯碱样品中NaHCO3质量分数为______.
正确答案
解:(1)碳酸氢钠热稳定性差,在煅烧炉内碳酸氢钠受热分解2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,
故答案为:2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O;
(2)A.联碱法是以食盐、氨和二氧化碳(其中二氧化碳来自合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气)为原料来制取纯碱,故A正确;
B.在联合制碱法中,副产物氯化铵可做氮肥,故B正确;
C.联合制碱法循环物质:氯化钠,二氧化碳,故C错误;
D.联合制碱法相比于氨碱法,氯化钠利用率从70%提高到90%以上,原料利用率高,故D正确;
故选C;
(3)足量的CO2与NaOH反应生成NaHCO3,装置A产生CO2,装置B产生NH3,装置D除去二氧化碳中的HCl,二氧化碳与氨气通入C中应防止倒吸,则b接c,故a接f、e接d,
故选D;
(4)盐酸的酸性强于碳酸,装置D除去二氧化碳中的HCl,可用饱和NaHCO3溶液,故答案为:饱和NaHCO3溶液;
(5)要检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠,实际上就是检验氯离子的存在,可先滴加过量稀硝酸,排除碳酸根离子的干扰,在滴加硝酸银溶液,如果有白色沉淀生成,则含有氯离子,
故答案为:稀HNO3和AgNO3溶液;
(6)加酚酞指示剂,变色范围为8-10,用物质的量浓度为c(mol/L)的HCl溶液滴定至溶液由红色到无色,指示CO32-+H+=HCO3-反应的终点,所用HCl溶液体积为V1mL;再加甲基橙指示剂,继续用HCl溶液滴定至溶液由黄变橙,指示HCO3-+H+=CO2↑+H2O反应的终点,所用HCl溶液体积为V2 mL.上述的两个离子方程式为①CO32-+H+=HCO3-②HCO3-+H+=CO2↑+H2O,故样品中含有的碳酸氢钠反应消耗盐酸体积为(V2-V1 )mL,消耗盐酸的物质的量为c(V2-V1 )÷1000 mol,故碳酸氢钠的物质的量为c(V2-V1)÷1000 mol,碳酸氢钠的质量为c(V2-V1 )M÷1000 g,碳酸氢钠的质量分数为×100%=
×100%,
故答案为:×100%.
解析
解:(1)碳酸氢钠热稳定性差,在煅烧炉内碳酸氢钠受热分解2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,
故答案为:2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O;
(2)A.联碱法是以食盐、氨和二氧化碳(其中二氧化碳来自合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气)为原料来制取纯碱,故A正确;
B.在联合制碱法中,副产物氯化铵可做氮肥,故B正确;
C.联合制碱法循环物质:氯化钠,二氧化碳,故C错误;
D.联合制碱法相比于氨碱法,氯化钠利用率从70%提高到90%以上,原料利用率高,故D正确;
故选C;
(3)足量的CO2与NaOH反应生成NaHCO3,装置A产生CO2,装置B产生NH3,装置D除去二氧化碳中的HCl,二氧化碳与氨气通入C中应防止倒吸,则b接c,故a接f、e接d,
故选D;
(4)盐酸的酸性强于碳酸,装置D除去二氧化碳中的HCl,可用饱和NaHCO3溶液,故答案为:饱和NaHCO3溶液;
(5)要检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠,实际上就是检验氯离子的存在,可先滴加过量稀硝酸,排除碳酸根离子的干扰,在滴加硝酸银溶液,如果有白色沉淀生成,则含有氯离子,
故答案为:稀HNO3和AgNO3溶液;
(6)加酚酞指示剂,变色范围为8-10,用物质的量浓度为c(mol/L)的HCl溶液滴定至溶液由红色到无色,指示CO32-+H+=HCO3-反应的终点,所用HCl溶液体积为V1mL;再加甲基橙指示剂,继续用HCl溶液滴定至溶液由黄变橙,指示HCO3-+H+=CO2↑+H2O反应的终点,所用HCl溶液体积为V2 mL.上述的两个离子方程式为①CO32-+H+=HCO3-②HCO3-+H+=CO2↑+H2O,故样品中含有的碳酸氢钠反应消耗盐酸体积为(V2-V1 )mL,消耗盐酸的物质的量为c(V2-V1 )÷1000 mol,故碳酸氢钠的物质的量为c(V2-V1)÷1000 mol,碳酸氢钠的质量为c(V2-V1 )M÷1000 g,碳酸氢钠的质量分数为×100%=
×100%,
故答案为:×100%.
某校课外小组模拟工业制备纯碱并测定纯碱的纯度,甲、乙两组同学分别进行了下列相关实验.
(1)已知碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、水和CO2,由碳酸氢钠制备纯碱的过程中用到的主要仪器除酒精灯、泥三角、三脚架、玻璃棒外,还有______.
(2)甲组同学利用图1装置制备碳酸氢钠:
①图中装置的连接方法为a接______,b接______,f接c.
②装置D中试剂瓶内发生的化学反应方程式为______.
③实验中要求通入的NH3过量之后再通入CO2气体,检验通入的NH3已过量的实验操作是______.
(3)已知实验中得到的Na2CO3中常含有少量NaCl.乙组设计如图2所示装置来测定Na2CO3的含量.
①检验装置F气密性的方法是:塞紧带长颈漏斗的三孔橡胶塞,夹紧弹簧夹后,从漏斗注入一定量的水,使漏斗内的水面高于瓶内的水面,停止加水后静置,若______,说明装置不漏气.
②装置E中的试剂______,装置G的作用______.
③以上实验装置存在明显缺陷,该缺陷导致测定结果偏高,该缺陷为______.
正确答案
解:(1)由碳酸氢钠制备纯碱的过程中,需要将混合固体放在坩埚中加热,所以用到的主要仪器除酒精灯、泥三角、三脚架、玻璃棒外,还缺少坩埚和坩埚钳,
故答案为:坩埚、坩埚钳;
(2)①操作过程,向氨化后饱和食盐水中通入二氧化碳发生反应生成碳酸氢钠,氨气极易溶于水,应该将D中通氨气导管末端刚刚接触液面,所以
a接d、b接e、f接c,
故答案为:d;e;
②向氨化后饱和食盐水中通入二氧化碳发生反应生成碳酸氢钠和NH4Cl,反应的化学方程式为:NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl,
故答案为:NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl;
③检验氨气通常采用的方法有:蘸有浓盐酸的玻璃棒遇氨气有白烟生成,氨气遇到湿润的红色石蕊试试纸变蓝,所以该实验中检验方法为:用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近管口f,若有白烟生成,说明氨气过量(或用湿润的红色石蕊试纸靠进管口f,若试纸变蓝,说明氨气过量),
故答案为:用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近管口f,若有白烟生成,说明氨气过量(或用湿润的红色石蕊试纸靠进管口f,若试纸变蓝,说明氨气过量);
(3)①检验装置F气密性的方法为:塞紧带长颈漏斗的三孔橡胶塞,夹紧弹簧夹后,从漏斗注入一定量的水,使漏斗内的水面高于瓶内的水面,停止加水后,若漏斗中与试剂瓶中的液面差保持不再变化,证明装置气密性完好,
故答案为:液面不下降;
②实验装置中会残留部分二氧化碳,影响H中二氧化碳质量的测定,需要通入空气将装置内的二氧化碳完全排入H中被吸收,空气中含有二氧化碳,故应先用氢氧化钠溶液吸收,防止影响二氧化碳的测定;从装置F产生的二氧化碳气体中会有水,影响测定结果,需要用装置G干燥二氧化碳,减小测定误差,
故答案为:NaOH溶液;干燥CO2;
③装置H直接与空气相连,则空气中的二氧化碳和水蒸气被装置H吸收,导致H装置的称量质量增大,测定的Na2CO3的含量将偏高,所以该装置的缺陷是装置H后缺少盛有碱石灰的干燥装置,
故答案为:装置H后缺少盛有碱石灰的干燥装置.
解析
解:(1)由碳酸氢钠制备纯碱的过程中,需要将混合固体放在坩埚中加热,所以用到的主要仪器除酒精灯、泥三角、三脚架、玻璃棒外,还缺少坩埚和坩埚钳,
故答案为:坩埚、坩埚钳;
(2)①操作过程,向氨化后饱和食盐水中通入二氧化碳发生反应生成碳酸氢钠,氨气极易溶于水,应该将D中通氨气导管末端刚刚接触液面,所以
a接d、b接e、f接c,
故答案为:d;e;
②向氨化后饱和食盐水中通入二氧化碳发生反应生成碳酸氢钠和NH4Cl,反应的化学方程式为:NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl,
故答案为:NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl;
③检验氨气通常采用的方法有:蘸有浓盐酸的玻璃棒遇氨气有白烟生成,氨气遇到湿润的红色石蕊试试纸变蓝,所以该实验中检验方法为:用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近管口f,若有白烟生成,说明氨气过量(或用湿润的红色石蕊试纸靠进管口f,若试纸变蓝,说明氨气过量),
故答案为:用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近管口f,若有白烟生成,说明氨气过量(或用湿润的红色石蕊试纸靠进管口f,若试纸变蓝,说明氨气过量);
(3)①检验装置F气密性的方法为:塞紧带长颈漏斗的三孔橡胶塞,夹紧弹簧夹后,从漏斗注入一定量的水,使漏斗内的水面高于瓶内的水面,停止加水后,若漏斗中与试剂瓶中的液面差保持不再变化,证明装置气密性完好,
故答案为:液面不下降;
②实验装置中会残留部分二氧化碳,影响H中二氧化碳质量的测定,需要通入空气将装置内的二氧化碳完全排入H中被吸收,空气中含有二氧化碳,故应先用氢氧化钠溶液吸收,防止影响二氧化碳的测定;从装置F产生的二氧化碳气体中会有水,影响测定结果,需要用装置G干燥二氧化碳,减小测定误差,
故答案为:NaOH溶液;干燥CO2;
③装置H直接与空气相连,则空气中的二氧化碳和水蒸气被装置H吸收,导致H装置的称量质量增大,测定的Na2CO3的含量将偏高,所以该装置的缺陷是装置H后缺少盛有碱石灰的干燥装置,
故答案为:装置H后缺少盛有碱石灰的干燥装置.
(2015•怀化二模)某校研究性学习小组在实验室中模拟侯氏制碱法制取少量纯碱(见下图),并测定纯碱的纯度.回答下列问题:
Ⅰ.纯碱的制备
(1)若上述两个气体发生装置相同,制取二氧化碳的试剂为大理石和稀盐酸,制取氨气宜选择的试剂为______.氨气和二氧化碳在通入饱和食盐水时的顺序是(填序号)______.
a.同时通入 b.先通氨气至饱和再通二氧化碳 c.先通二氧化碳至饱和再通氨气
(2)他们采用粗盐配制饱和食盐水.粗盐中含有Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质离子,除去这些杂质离子需要下列试剂:①Na2CO3溶液 ②NaOH溶液 ③BaCl2溶液 ④盐酸.加入这些试剂的顺序可以是(填序号)______.
a.①③②④b.③①④②c.②③①④d.③②①④
(3)操作1的名称叫______.为洗去碳酸氢钠晶体表面的残留母液,他们用酒精代替水洗,其优点是______.
Ⅱ.纯碱纯度的测定(注:只考虑其中因焙烧不充分而含有的碳酸氢钠,忽略其他杂质)
(1)该小组同学设计了如下方案,其中不可行的是(填序号)______.
A.准确称量mg样品,加热至恒重,称量得ng固体.
B.准确称量mg样品,与足量稀硫酸反应,将产生的气体用碱石灰吸收,碱石灰增重ng.
C.准确称量mg样品,与足量氢氧化钡溶液反应,过滤、洗涤、干燥,称量得ng固体.
(2)若方案A可行,加热过程中所需仪器除了酒精灯、三角架、坩埚、坩埚钳外,还需______.
(3)若方案B正确,涉及反应的离子方程式为______.
(4)若方案C可行,判断沉淀是否洗净的方法是______.
正确答案
解:I.(1)制取氨气宜选择的试剂为氯化铵固体和熟石灰固体,两种气体的通入顺序为先通氨气至饱和再通二氧化碳,
故答案为:氯化铵固体和熟石灰固体;b;
(2)SO42-、Ca2+、Mg2+等分别与BaCl2溶液、Na2CO3溶液、NaOH溶液反应生成沉淀,可再通过过滤除去,Na2CO3溶液能除去过量的BaCl2溶液,盐酸能除去过量的Na2CO3溶液和NaOH溶液,所以应先加③BaCl2溶液再加①Na2CO3溶液,最后加入④盐酸,氢氧化钠溶液加在过滤之前即可,所以正确顺序为③①④②,故选b;
(3)操作1的名称叫过滤;碳酸氢钠在酒精中的溶解度小,而且酒精易挥发,便于晶体的干燥;故答案为:过滤; 减少NaHCO3的溶解,便于晶体的干燥;
Ⅱ.(1)A.准确称量mg样品,加热至恒重,称量得ng固体,通过差量求出碳酸氢钠的质量,可以求纯碱纯度;
B.准确称量mg样品,与足量稀硫酸反应,将产生的气体用碱石灰吸收,碱石灰增重ng,增重是二氧化碳和水的质量,而无法求二氧化玻璃棒、泥三角碳的量,所以无法求纯碱纯度;
C.准确称量mg样品,只有碳酸钠与氢氧化钡溶液反应,所以可以通过ng固体,求纯碱纯度;
故选B;
(2)确称量mg样品,加热至恒重,称量得ng固体过程中用的酒精灯、三角架、坩埚、坩埚钳,玻璃棒和泥三角,故答案为:玻璃棒、泥三角;
(3)碳酸钠与碳酸氢钠都与稀硫酸反应,反应的离子方程式分别为:CO32-+2H+=CO2↑+H2O,HCO3-+H+=CO2↑+H2O,故答案为:CO32-+2H+=CO2↑+H2O、HCO3-+H+=CO2↑+H2O;
(4)可以取最后一次洗涤液,检验是否含有氢氧根离子和钡离子,操作为取最后一次洗涤液少许,加入少量MgCl2(aq)(或Na2SO4溶液),若不产生白色沉淀,则洗净,故答案为:取最后一次洗涤液少许,加入少量MgCl2(aq)(或Na2SO4溶液),若不产生白色沉淀,则洗净.
解析
解:I.(1)制取氨气宜选择的试剂为氯化铵固体和熟石灰固体,两种气体的通入顺序为先通氨气至饱和再通二氧化碳,
故答案为:氯化铵固体和熟石灰固体;b;
(2)SO42-、Ca2+、Mg2+等分别与BaCl2溶液、Na2CO3溶液、NaOH溶液反应生成沉淀,可再通过过滤除去,Na2CO3溶液能除去过量的BaCl2溶液,盐酸能除去过量的Na2CO3溶液和NaOH溶液,所以应先加③BaCl2溶液再加①Na2CO3溶液,最后加入④盐酸,氢氧化钠溶液加在过滤之前即可,所以正确顺序为③①④②,故选b;
(3)操作1的名称叫过滤;碳酸氢钠在酒精中的溶解度小,而且酒精易挥发,便于晶体的干燥;故答案为:过滤; 减少NaHCO3的溶解,便于晶体的干燥;
Ⅱ.(1)A.准确称量mg样品,加热至恒重,称量得ng固体,通过差量求出碳酸氢钠的质量,可以求纯碱纯度;
B.准确称量mg样品,与足量稀硫酸反应,将产生的气体用碱石灰吸收,碱石灰增重ng,增重是二氧化碳和水的质量,而无法求二氧化玻璃棒、泥三角碳的量,所以无法求纯碱纯度;
C.准确称量mg样品,只有碳酸钠与氢氧化钡溶液反应,所以可以通过ng固体,求纯碱纯度;
故选B;
(2)确称量mg样品,加热至恒重,称量得ng固体过程中用的酒精灯、三角架、坩埚、坩埚钳,玻璃棒和泥三角,故答案为:玻璃棒、泥三角;
(3)碳酸钠与碳酸氢钠都与稀硫酸反应,反应的离子方程式分别为:CO32-+2H+=CO2↑+H2O,HCO3-+H+=CO2↑+H2O,故答案为:CO32-+2H+=CO2↑+H2O、HCO3-+H+=CO2↑+H2O;
(4)可以取最后一次洗涤液,检验是否含有氢氧根离子和钡离子,操作为取最后一次洗涤液少许,加入少量MgCl2(aq)(或Na2SO4溶液),若不产生白色沉淀,则洗净,故答案为:取最后一次洗涤液少许,加入少量MgCl2(aq)(或Na2SO4溶液),若不产生白色沉淀,则洗净.
我国化学家侯德榜改进国外的纯碱生产工艺,生产流程可简要表示如图1:
(1)写出上述流程中循环Ⅱ物质X的电子式______,沉淀池中发生的化学反应方程式为:______.
(2)向母液中通入氨气,加入细小食盐颗粒,冷却析出副产品,则副产品为______.
(3)流程中设计了Ⅰ循环的目的是______.
(4)用离子方程式表示Na2CO3溶液呈碱性的原因______.
(5)在Na2CO3溶液中存在多种粒子,下列各粒子浓度关系正确的是______(填序号).
A.c(Na+)=2c(CO32-) B.c(Na+)>c(CO32-)>c(HCO3-)
C.c(OH-)>c(HCO3-)>c(H+) D.c(OH-)-c(H+)=c(HCO3-)+c(H2CO3)
(6)某同学设计的测定样品中碳酸钠含量的方法如图2.设滴定管的起始读数为V1 mL,终点读数为V2 mL,注射器测定排出的气体为V3 mL(已转化成标准状况),称得样品质量为m g,则原样品中碳酸钠的质量分数的表达式为______(用含V1、V2、V3、m的代数式表示,反应前后溶液密度的变化忽略不计).
正确答案
解:(1)由于在联合制碱法中二氧化碳是反应的原料同时也是反应的副产物,可以循环利用,所以上述流程中循环Ⅱ物质X是二氧化碳,二氧化碳为直线型结构,分子中存在两个碳氧双键,二氧化碳的电子式为:;沉淀池中发生的化学反应为饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳析出碳酸氢钠晶体,反应方程式为NH3+H2O+CO2+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓,
故答案为:;NH3+H2O+CO2+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓;
(2)根据NH3+H2O+CO2+NaCl═NH4Cl+NaHCO3↓及流程图知,母液中溶质为氯化铵,向母液中通氨气加入细小食盐颗粒,冷却析出副产品,通入的氨气和水反应生成一水合氨,一水合氨电离出铵根离子,铵根离子浓度增大有利于析出氯化铵,
故答案为:NH4Cl;
(3)循环Ⅰ是将未反应的氯化钠返回沉淀池中,提高原料氯化钠的利用率,
故答案为:提高原料氯化钠的利用率;
(4)碳酸钠为强碱弱酸盐,钠离子不水解、碳酸根离子水解导致溶液呈碱性,水解离子方程式为:CO32-+H2O⇌HCO3-+OH-,
故答案为:CO32-+H2O⇌HCO3-+OH-;
(5)A.Na2CO3 =2Na++CO32-,但碳酸根离子水解,故离子浓度大小关系为:c(Na+)>2c(CO32-),故A错误;
B.由于盐类的水解程度很小,且溶液中存在两步水解:CO32-+H2O⇌HCO3-+OH-,HCO3-+H2O⇌H2CO3+OH-,以第一步水解为主,故离子浓度大小关系为:c(Na+)>c(CO32-)>c(OH-)>c(HCO3-)>c(H+),故B正确;
C.碳酸根离子水解生成碳酸氢根离子和氢氧根离子,溶液显碱性,c(OH-)>c(H+),溶液中存在两步水解:CO32-+H2O⇌HCO3-+OH-,HCO3-+H2O⇌H2CO3+OH-,以第一步水解为主,所以c(OH-)>c(HCO3-)>c(H+),故C正确;
D.Na2CO3本身不含氢离子和氢氧根,故溶液中所有的氢原子和氢氧根均来自于水且相等,由于CO32-水解后的存在形式为CO32-、HCO3-、H2CO3,故有:c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3)=c(OH-),即:c(OH-)-c(H+)=c(HCO3-)+2c(H2CO3),故D错误;
故答案为:BC;
(6)盐酸排出的空气的体积是(V2-V1)mL,产生的二氧化碳的体积是V3-(V2-V1),根据碳原子守恒,碳酸钠的物质的量是:mol,原样品中碳酸钠的质量分数为:
,
故答案为:106××100%.
解析
解:(1)由于在联合制碱法中二氧化碳是反应的原料同时也是反应的副产物,可以循环利用,所以上述流程中循环Ⅱ物质X是二氧化碳,二氧化碳为直线型结构,分子中存在两个碳氧双键,二氧化碳的电子式为:;沉淀池中发生的化学反应为饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳析出碳酸氢钠晶体,反应方程式为NH3+H2O+CO2+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓,
故答案为:;NH3+H2O+CO2+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓;
(2)根据NH3+H2O+CO2+NaCl═NH4Cl+NaHCO3↓及流程图知,母液中溶质为氯化铵,向母液中通氨气加入细小食盐颗粒,冷却析出副产品,通入的氨气和水反应生成一水合氨,一水合氨电离出铵根离子,铵根离子浓度增大有利于析出氯化铵,
故答案为:NH4Cl;
(3)循环Ⅰ是将未反应的氯化钠返回沉淀池中,提高原料氯化钠的利用率,
故答案为:提高原料氯化钠的利用率;
(4)碳酸钠为强碱弱酸盐,钠离子不水解、碳酸根离子水解导致溶液呈碱性,水解离子方程式为:CO32-+H2O⇌HCO3-+OH-,
故答案为:CO32-+H2O⇌HCO3-+OH-;
(5)A.Na2CO3 =2Na++CO32-,但碳酸根离子水解,故离子浓度大小关系为:c(Na+)>2c(CO32-),故A错误;
B.由于盐类的水解程度很小,且溶液中存在两步水解:CO32-+H2O⇌HCO3-+OH-,HCO3-+H2O⇌H2CO3+OH-,以第一步水解为主,故离子浓度大小关系为:c(Na+)>c(CO32-)>c(OH-)>c(HCO3-)>c(H+),故B正确;
C.碳酸根离子水解生成碳酸氢根离子和氢氧根离子,溶液显碱性,c(OH-)>c(H+),溶液中存在两步水解:CO32-+H2O⇌HCO3-+OH-,HCO3-+H2O⇌H2CO3+OH-,以第一步水解为主,所以c(OH-)>c(HCO3-)>c(H+),故C正确;
D.Na2CO3本身不含氢离子和氢氧根,故溶液中所有的氢原子和氢氧根均来自于水且相等,由于CO32-水解后的存在形式为CO32-、HCO3-、H2CO3,故有:c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3)=c(OH-),即:c(OH-)-c(H+)=c(HCO3-)+2c(H2CO3),故D错误;
故答案为:BC;
(6)盐酸排出的空气的体积是(V2-V1)mL,产生的二氧化碳的体积是V3-(V2-V1),根据碳原子守恒,碳酸钠的物质的量是:mol,原样品中碳酸钠的质量分数为:
,
故答案为:106××100%.
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