追踪科学家的足迹材料1：纯碱的产量是衡量一个国家化学工业发展水平的重要指标．下面是实验室摸拟侯氏制碱法生产原理的主要过程：20℃时，向浓氨水中通入足量的二...

题文

追踪科学家的足迹
材料1：纯碱的产量是衡量一个国家化学工业发展水平的重要指标．下面是实验室摸拟侯氏制碱法生产原理的主要过程：
（1）20℃时，向浓氨水中通入足量的二氧化碳得到NH₄HCO₃饱和溶液；
②向NH₄HCO₃饱和溶液中加入食盐细粒，并不断搅拌，直到NaHCO₃结晶析出完毕；
③将析出的晶体过滤，得到晶体和滤液，洗涤晶体，然后将晶体放在试管中充分加热，得到Na₂CO₃；
④向③的滤液中加入食盐细粒，析出NH₄CI晶体，过滤，得到NH₄CI．
材料2：四种盐在不同温度下的溶解度表．
温度
盐
溶解度10℃20℃30℃40℃50℃NaCl35.836.036.336.637.0NH₄HCO₃15.821.027.0------------NaHCO₃8.19.611.112.7----NH₄Cl33.337.241.445.850.4试回答下列问题：
（1）在实验室中，你选择的制备C0₂反应的化学方程式为______．在工业生产中，要获得生产纯碱的原料CO2你认为最经济实用的方法是以______为原料，该反应的化学方程式为______．
（2）有人认为侯氏制碱法有以下优点，你认为其中正确的是______．
A．生产过程中部分反应产物可作为原料循环使用
B．副产品是一种氮肥
C．反应都不需要加热，可节约能源
（3）检验③中的白色粉末中是否含有氯化钠的方法是______．
（4）在②中，随着食盐的逐渐加入，溶液变成了NH₄HCO₃和NaCl的混合溶液，析出晶体之前，混合溶液中存在的离子有（用离子符号表示，下同．）______．在③中，将析出的晶体过滤后，溶液中数量减少的离子有______；滤液中仍然存在的离子有______．②中反应的化学方程式为______．
（5）在20℃时，向含NH₄HC0₃21g的饱和溶液中加入足量食盆．试通过计算说明，随着食盐的逐渐加入，为什么会有NaHC0₃晶体析出，而没有NH₄Cl．

题型：未知 难度：其他题型

答案

（1）实验室制二氧化碳要求纯度高，便于收集，一般用石灰石或大理石（主要成分是碳酸钙）与稀盐酸反应，生成氯化钙、水、二氧化碳，方程式为：CaC0₃+2HCl=CaCl₂+CO₂↑+H₂O；工业生产中需二氧化碳对纯度要求不高，但要考虑成本和是否能大量生产，所以用高温煅烧石灰石的方法，方程式为：CaCO₃ 高温 . CaO+CO₂↑．
（2）A、生产过程步骤④得到的氯化钠溶液可作为步骤②制碳酸氢钠的原料循环使用，所以正确．
B、副产品是氯化铵，其中含有氮元素，是一种氮肥，所以正确．
C、步骤③碳酸氢钠分解制纯碱时需要加热，所以错误．
（3）检验③中的白色粉末中是否含有氯化钠，实际上是检验氯离子的存在，方法为：取③中色粉末少许于试管中加入稀硝酸化，再滴入硝酸银溶液，若不产生生白色沉淀证明不含氯化钠，反之则含氯化钠．
（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，所以溶液中含有的离子是NH₄⁺、HCO₃^-、Na⁺、C1^-；在③中，碳酸氢钠析出，将析出的晶体过滤后，溶液中数量减少的离子是碳酸氢钠电离出来的，有HCO₃^-、Na⁺；由碳酸氢钠是饱和后才析出的，滤液中仍然存在部分碳酸氢钠，溶液中含有的离子有NH₄⁺、HCO₃^-、Na⁺、C1^-；②中碳酸氢钠析出，可看作是生成了沉淀，是碳酸氢铵和氯化钠发生了复分解反应，方程式为：NH₄HCO₃+NaCl=NH₄Cl+NaHCO₃↓．
（5）设21gNH₄HCO₃完全转化能生成NaHCO₃的质量为x，能生成NH₄Cl的质量为y
NH₄HCO₃+NaCl═NH₄Cl+NaHCO₃
79            53.5   84
21g            y     x
X=22.3g
Y=14.2g
根据四种物质的溶解度，20℃时，1OOg水最多能溶解9.6gNaHCO₃，37.2gNH₄Cl．因为22.3＞9.6g，所以有NaHC0₃析出．
理论上可析出NaHC0₃的质量：22.3g-9.6g=12.7g，因为14.2g＜37.2g，NH₄Cl没有达到饱和状态，所以不可能有NH₄Cl析出．
故答案为：
（1）CaC0₃+2HCl=CaCl₂+CO₂↑+H₂O；石灰石；CaCO₃ 高温 . CaO+CO₂↑；
（2）AB；
（3）取③中色粉末少许于试管中加入稀硝酸化，再滴入硝酸银溶液，若不产生生白色沉淀证明不含氯化钠，反之则含氯化钠；
（4）NH₄⁺、HCO₃^-、Na⁺、C1^-；HCO₃^-、Na⁺；NH₄⁺、HCO₃^-、Na⁺、Cl^-；NH₄HCO₃+NaCl=NH₄Cl+NaHCO₃↓；
（5）设21gNH₄HCO₃完全转化能生成NaHCO₃的质量为x，能生成NH₄Cl的质量为y
NH₄HCO₃+NaCl═NH₄Cl+NaHCO₃
79            53.5   84
21g            y     x
X=22.3g
Y=14.2g
根据四种物质的溶解度，20℃时，1OOg水最多能溶解9.6gNaHCO₃，37.2gNH₄Cl．因为22.3＞9.6g，所以有NaHC0₃析出．
理论上可析出NaHC0₃的质量：22.3g-9.6g=12.7g，因为14.2g＜37.2g，NH₄Cl没有达到饱和状态，所以不可能有NH₄Cl析出．

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解析

 高温 . 

考点

据考高分专家说，试题“追踪科学家的足迹材料1：纯碱的产量是衡量.....”主要考查你对 [物质的相互转化和制备 ]考点的理解。

物质的相互转化和制备

物质的相互转化和制备:
      主要是指以氧气、氢气、碳、硫、磷等为代表的非金属单质，以铝、镁、锌、铁、铜为代表的金属单质，以一氧化碳、二氧化碳等为代表的非金属氧化物，以氧化铜、氧化铁等为代表的金属氧化物，以盐酸、硫酸、碳酸等为代表的酸，以氢氧化钠、氢氧化钙等为代表的碱，以氯化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钙等为代表的盐，等等物质之间的相互和制备．
物质的相互转化：

氢氧化钠与氢氧化钙的制备:
(1)NaOH的制备
方法一：Na₂O+H₂O==2NaOH
方法二：Na₂CO₃+Ca(OH)₂==CaCO₃↓ +2NaOH
(2)Ca(OH)₂的制备方法：CaO+H2O==Ca(OH)₂

常见物质的相互转化：
Na→Na₂O→NaOH→Na₂CO₃
C→CO→CO₂→H₂CO₃
Fe→Fe₂O₃→Fe₂（SO₄）₃→Fe（OH）₃→FeCl₃
S→SO₂→SO₃→H₂SO₄(单质硫不能直接转化为SO₃)

各类物质间的转化关系:



（1）金属+

金属氧化物（碱性氧化物）



（2）碱性氧化物（可溶）+水

碱（可溶）


 
（3）碱（难溶）

碱氧（难溶）+水



（4）酸+碱

盐+水


；


（5）非金属+

非金属氧化物（酸性氧化物）


 
（6）酸性氧化物（易溶）+水

酸（易溶）


 
（7）酸（易挥发/难溶）

酸氧+水（易挥发/难溶）



从纵向来看，金属

碱性氧化物

碱

盐，其中金属元素相同。
非金属

酸性氧化物

酸（含氧酸）

盐，其中非金属元素相同。
横向：
（8）金属+非金属（无氧酸）

盐



（9）碱氧+酸氧（含氧酸）

盐


 
（10）含氧酸盐

碱氧+酸氧


 
（11）盐+盐

两种新盐



交叉：
（12）酸+碱氧

盐+水


 
（13）碱+酸氧

盐+水


 
（14）酸+盐

新酸+新盐


 ；


（15）碱+盐

新碱+新盐


 
（16）金属+酸

盐+





（17）金属+盐

新盐+新金属
（18）金属+盐

新盐+新金属


 （置换反应）