Question

【題目】純堿是一種非常重要的化工原料，在玻璃、肥料、合成洗滌劑等工業中有著廣泛的應用。

（1）工業上“侯氏制堿法”以NaCl、NH3、CO2及水等為原料制備純堿，其反應原理為：NaCl＋NH3＋CO2＋H2ONaHCO3↓＋NH4Cl。生產純堿的工藝流程示意圖如下：

請回答下列問題：

①析出的NaHCO3晶體中可能含有少量氯離子雜質，檢驗該晶體中是否含有氯離子雜質的操作方法是_______________________________________________________________________。

②向沉淀池中先通入足量NH3，后通入CO2，析出NaHCO3晶體而不是Na2CO3晶體，其原因是_______________________________________________________________________。

③該工藝流程中可回收再利用的物質是________________。

④若制得的純堿中只含有雜質NaCl。測定該純堿的純度，下列方案中可行的是________(填字母)。

a. 向m克純堿樣品中加入足量CaCl2溶液，沉淀經過濾、洗滌、干燥，稱其質量為b g

b. 向m克純堿樣品中加入足量稀鹽酸，用堿石灰(主要成分是CaO和NaOH)吸收產生的氣體，堿石灰增重b g

c. 向m克純堿樣品中加入足量AgNO3溶液，產生的沉淀經過濾、洗滌、干燥，稱其質量為b g

（2）常溫下在10 mL 0.1 mol·L－1 Na2CO3溶液中逐滴加入0.1 mol·L－1 HCl溶液20 mL，溶液中含碳元素的各種微粒的質量分數(縱軸)隨溶液pH變化的部分情況如下圖所示。

根據圖示回答下列問題：

①在同一溶液中，CO32－、HCO3－、H2CO3________(填“能”或“不能”)大量共存。

②在滴加鹽酸的過程中HCO3－的物質的量先增加后減少的原因是_____________、________(請分別用離子方程式表示)。

③將0.84 g NaHCO3和1.06 g Na2CO3混合并配成溶液，向溶液中滴加0.10 mol·L-1稀鹽酸。下列圖像能正確表示加入鹽酸的體積和生成CO2的物質的量的關系的是___________（填字母）。

A. B.

C. D.

（3）若稱取10.5 g純凈的NaHCO3固體，加熱一段時間后，剩余固體的質量為8.02 g。如果把剩余的固體全部加入到100 mL 2 mol·L－1的鹽酸中充分反應。求溶液中剩余的鹽酸的物質的量濃度（設溶液的體積變化及鹽酸的揮發忽略不計）（寫出計算過程）。___________

Answer 1

【答案】取少量晶體溶于水，加入硝酸銀溶液和足量稀硝酸，若產生白色沉淀，則有Cl－，反之則沒有 NH3、CO2、H2O先反應生成NH4HCO3，NH4HCO3與NaCl反應生成NaHCO3 ，NaHCO3的溶解度在相同條件下小于Na2CO3 ，所以NaHCO3易析出 CO2 ac 不能 CO32－＋ H+ === HCO3－ HCO3－＋ H+ === H2O＋CO2↑ D 0.75 mol·L－1

【解析】

（1）①檢驗晶體中是否有氯離子，取少量晶體溶于水，加稀HNO3酸化，再滴加AgNO3溶液，若產生白色沉淀，該晶體中含有氯離子，故答案為：取少量晶體溶于水，加入硝酸銀溶液和足量稀硝酸，若產生白色沉淀，則有Cl－，反之則沒有；

②因相同溫度下，碳酸鈉的溶解度大于碳酸氫鈉，故向沉淀池中先通入足量NH3，后通入CO2，析出NaHCO3晶體而不是Na2CO3晶體，故答案為：NH3、CO2、H2O先反應生成NH4HCO3，NH4HCO3與NaCl反應生成NaHCO3 ，NaHCO3的溶解度在相同條件下小于Na2CO3 ，所以NaHCO3易析出；

③由圖可知，該流程中可循環利用的物質是CO2；

④a.向m克純堿樣品中加入足量CaCl2溶液，Na2CO3與CaCl2反應生成CaCO3沉淀，沉淀經過濾、洗滌、干燥，稱其質量為b g，可計算出純堿的純度==，正確；

b.向m克純堿樣品中加入足量稀鹽酸，Na2CO3和NaHCO3與過量的稀鹽酸反應均能產生CO2氣體，用堿石灰(主要成分是CaO和NaOH)吸收產生的氣體，堿石灰增重b g，無法確定NaHCO3或Na2CO3的量，故無法計算純堿純度，錯誤；

c.向m克純堿樣品中加入足量AgNO3溶液，Na2CO3與AgNO3反應生成Ag2CO3沉淀，產生的沉淀經過濾、洗滌、干燥，稱其質量為b g，可計算出純堿的純度==，正確。

答案選ac；

（2）①：H2CO3會發生電離出H+， HCO3－會發生電離出H+和發生水解結合H+， CO32－會發生水解與H+結合，故H2CO3、HCO3－、CO32－不能大量共存；

②在滴加鹽酸的過程中HCO3－的物質的量先增加后減少的原因是CO32－＋ H+ = HCO3－、HCO3－＋ H+ = H2O＋CO2↑；

③0.84gNaHCO3的物質的量為0.01mol，1.06g Na2CO3的物質的量為0.01mol；二者混合后，溶液中含有0.01molHCO3-和0.01molCO32-，滴加鹽酸，CO32-先與H+反應：CO32-+H+=HCO3-，不放出氣體，消耗0.01molH+即0.1L鹽酸；此時溶液中含有0.02molHCO3-，繼續滴加鹽酸，HCO3-與H+反應發生反應：HCO3-+H+=H2O+CO2↑，有氣體產生，0.02molHCO3-完全反應消耗鹽酸0.2L，即滴加鹽酸至0.3L時產生CO2達到最大值。故選D；

（3）n(NaHCO3) ==0.125 mol, NaHCO3最終完全轉變成NaCl,消耗鹽酸的物質的量等于NaHCO3物質的量，則n (HCl)剩余=n (HCl) -n (NaHCO3) =0.1L×2mol/L-0.125mol=0.07 5mol，故c (HCl)剩余==0.75 mol/L。

答:溶液中剩余的鹽酸的物質的量濃度為0.75 mol/L。