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某化学兴趣小组的同学们学习了纯碱的知识后,对著名的侯氏制碱法产生了浓厚的兴趣,决定对侯氏制碱法进行深入的探究,请你一起参与他们的探究.查阅资料Ⅰ.侯氏制碱法的原理

题目详情
某化学兴趣小组的同学们学习了纯碱的知识后,对著名的侯氏制碱法产生了浓厚的兴趣,决定对侯氏制碱法进行深入的探究,请你一起参与他们的探究.
【查阅资料】
Ⅰ.侯氏制碱法的原理:
第一步:向饱和食盐水中先通入过量氨气(溶液显碱性),再通入过量的二氧化碳,即可析出NaHCO3固体,反应方程式是:NaCl+CO2+NH3+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl.
第二步:将第一步反应后所得的混合物进行过滤后,将滤渣加热,可生成纯碱、一种能使澄清石灰水变浑浊的气体和一种常见的氧化物.
Ⅱ.已知20℃时有关物质的溶解度如下(气体指1体积水中能溶解得气体体积)
物质 NaCl NaHCO3 NH4Cl NH3 CO2
溶解度 36.0g 9.6g 37.2g 710 0.9
Ⅲ.已知NH4Cl加热条件下易分解,反应的化学方程式是NH4Cl
  △  
.
 
NH3↑+HCl↑
【资料回顾】
(1)第一步中析出NaHCO3固体的原因是___,实验中先向饱和食盐水中通入过量氨气,再通入过量的二氧化碳,其原因是___(填序号).
①使CO2更易被吸收      ②NH3比CO2更易制取      ③CO2的密度比NH3
(2)写出第二步中将滤渣加热发生反应的化学方程式___.
(3)该工业同时可得副产物NH4Cl,它在农业上可作___肥,写出NH4Cl与熟石灰固体加热的化学方程式___.
【定性探究】
第一步反应所得混合物在第二步过滤后所得滤液中溶质的成分是什么?
【作出猜想】
猜想Ⅰ:NH4Cl
猜想Ⅱ:NH4Cl和NaHCO3
猜想Ⅲ:NH4Cl和NaCl
猜想Ⅳ:NH4Cl、NaCl和___.
【设计实验】
 实验步骤 实验现象  实验结论 
 ①取少量滤液于试管中,滴加 ___ 产生无色无味气体  证明滤液中含有的物质是 ___ 
 ②另取少量滤液于试管中,滴加足量稀HNO3后,再滴加AgNO3溶液  产生白色沉淀 证明滤液中含有NaCl 
【交流讨论】小明同学认为步骤②结论不正确,他的理由是___.
小张为证明滤液中是否含NaCl,设计了以下方案:另取少量滤液蒸干后充分灼烧,取灼烧后的残余固体溶于水,往其中滴加足量稀HNO3后,再滴加AgNO3溶液,产生白色沉淀.
【得出结论】猜想___成立.
【定量探究】
实际生产中得到的纯碱样品中含有少量NaCl,国际上规定纯碱的纯度(即纯碱的质量分数)≥98.0%为合格品,同学们想判断某纯碱样品是否合格,分成四个小组,各取25克该样品全部溶解于水中,向其中加入相同溶质质量分数的CaCl2溶液.四组加入的CaCl2溶液的质量与产生的沉淀的质量关系如表.
第一组 第二组 第三组 第四组
CaCl2溶液的质量(克) 100 200 300 400
产生沉淀的质量(克) 8 16 20 20
(1)通过计算判断该纯碱样品是否是合格品?
(2)若要计算CaCl2溶液的溶质质量分数,可以选择第___组数据计算.
▼优质解答
答案和解析
【资料回顾】
(1)第一步中析出NaHCO3固体的原因是相同条件下,碳酸氢钠的溶解度比氯化钠和碳酸钠小;
实验中先向饱和食盐水中通入过量氨气,再通入过量的二氧化碳,其原因是使CO2更易被吸收.
故填:相同条件下,碳酸氢钠的溶解度比氯化钠和碳酸钠小;①.
(2)第二步中将滤渣加热时,碳酸氢钠分解生成碳酸钠、水和二氧化碳,发生反应的化学方程式为:2NaHCO3
  △  
.
 
Na2CO3+H2O+CO2↑.
故填:2NaHCO3
  △  
.
 
Na2CO3+H2O+CO2↑.
(3)该工业同时可得副产物NH4Cl中含有氮元素,它在农业上可作氮肥;
NH4Cl与熟石灰固体加热的化学方程式为:2NH4Cl+Ca(OH)2
  △  
.
 
CaCl2+2H2O+2NH3↑.
故填:氮;2NH4Cl+Ca(OH)2
  △  
.
 
CaCl2+2H2O+2NH3↑.
【作出猜想】
猜想Ⅰ:NH4Cl
猜想Ⅱ:NH4Cl和NaHCO3
猜想Ⅲ:NH4Cl和NaCl
猜想Ⅳ:NH4Cl、NaCl和NaHCO3
故填:NaHCO3
【设计实验】实验过程如下表所示:
实验步骤实验现象 实验结论
①取少量滤液于试管中,滴加稀盐酸产生无色无味气体 证明滤液中含有的物质是NaHCO3
②另取少量滤液于试管中,滴加足量稀HNO3后,再滴加AgNO3溶液产生白色沉淀证明滤液中含有NaCl
【交流讨论】
小明同学认为步骤②结论不正确,他的理由是氯化铵能和硝酸银反应生成白色沉淀氯化银.
故填:氯化铵能和硝酸银反应生成白色沉淀氯化银.
【得出结论】
另取少量滤液蒸干后充分灼烧,取灼烧后的残余固体溶于水,往其中滴加足量稀HNO3后,再滴加AgNO3溶液,产生白色沉淀,说明滤液中溶质的成分是NH4Cl、NaCl和NaHCO3,因此猜想Ⅳ成立.
故填:Ⅳ.
【定量探究】
(1)设碳酸钠质量为x,
Na2CO3+CaCl2═CaCO3↓+2NaCl,
  106          100
   x           20g
106
x
=
100
20g

x=21.2g,
该纯碱样品中碳酸钠质量分数为:
21.2g
25g
×100%=84.8%,
因此该纯碱样品不合格.
(2)若要计算CaCl2溶液的溶质质量分数,可以选择第一、二组数据计算,这是因为一、二组中的氯化钙完全反应.
故填:一、二.
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