18.某化學(xué)興趣小組的同學(xué)們學(xué)習(xí)了純堿的知識(shí)后,對(duì)著名的侯氏制堿法產(chǎn)生了濃厚的興趣,巨鼎對(duì)侯氏制堿法進(jìn)行深入的探究,請(qǐng)你一起參與他們的探究.
【查閱資料】
1、侯氏制堿法的原理:
第一步:向飽和食鹽水中先通入過量氨氣(溶液顯堿性),再通入過量的二氧化碳,即可析出NaHCO
3固體,反應(yīng)方程式是:NaCl+CO
2+NH
3+H
2O═NaHCO
3↓+NH
4Cl
第二步:將第一步反應(yīng)后所得的混合物進(jìn)行過濾后,將濾渣加熱,可生成純堿,一種能使澄清石灰水變渾濁的氣體和一種常見的氧化物.
2、已知20℃時(shí)有關(guān)物質(zhì)的溶解度如下(氣體指1體積水中能溶解的氣體體積)
| 物質(zhì) | NaCl | NaHCO3 | NH4Cl | NH3 | CO2 |
| 溶解度 | 36.0g | 9.6g | 37.2g | 710 | 0.9 |
3、已知NH
4Cl 加熱條件下易分解,反應(yīng)的化學(xué)方程式是$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH
3↑+HCl↑
【資料回顧】
(1)第一步中析出NaHCO
3固體的原因是:相同條件下,碳酸氫鈉的溶解度比氯化鈉和碳酸鈉小.實(shí)驗(yàn)中先向飽和食鹽水中通入過量氨氣,再通入過量的二氧化碳,其原因是①(填序號(hào)).
①使CO
2更容易被吸收 ②NH
3比CO
2更易制取 ③CO
2的密度比NH
3大
(2)寫出第二步中將濾渣加熱發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:2NaHCO
3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na
2CO
3+H
2O+CO
2↑.(3)該工業(yè)同時(shí)可得副產(chǎn)物NH
4Cl,它在農(nóng)業(yè)上可作氮肥,寫出NH
4Cl與熟石灰固體加熱的化學(xué)方程式:2NH
4Cl+Ca(OH)
2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl
2+2H
2O+2NH
3↑.
【定性探究】
第一步反應(yīng)所得混合物在第二步過濾后所得濾液中溶質(zhì)的成分是什么?
【做出猜想】猜想Ⅰ:NH
4Cl 猜想Ⅱ:NH
4Cl和 NaHCO
3猜想Ⅲ:NH
4Cl 和NaCl 猜想Ⅳ:NH
4Cl、NaCl和NaHCO
3【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】
| 實(shí)驗(yàn)步驟 | 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 | 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 |
| ①取少量濾液于試管中,滴加稀鹽酸 | 產(chǎn)生無色無味氣體 | 說明濾液中含有的物質(zhì)是NaHCO3 |
| ②另取少量濾液于試管中,滴加足量稀HNO3后,再滴加AgNO3溶液 | 產(chǎn)生白色沉淀 | 證明濾液中含有NaCl |
【交流討論】小明同學(xué)認(rèn)為步驟②結(jié)論不正確,他的理由是:氯化銨能和硝酸銀反應(yīng)生成白色沉淀氯化銀.
小張為證明濾液中是否含NaCl,設(shè)計(jì)了以下方案:另取少量濾液蒸干后充分灼燒,取灼燒后的殘余固體溶于水,往其中滴加足量的稀HNO
3后,再滴加AgNO
3溶液,產(chǎn)生白色沉淀.
【得出結(jié)論】猜想Ⅳ成立.
【反思評(píng)價(jià)】小張?jiān)O(shè)計(jì)的方案中將濾液蒸干后充分灼燒的目的是排除氯化銨的干擾,而氯化銨受熱易分解,所以另取少量濾液蒸干后充分灼燒,滴加足量的稀HNO
3的作用是氯化銀沉淀不溶于硝酸,往其中滴加稀HNO
3酸化,說明生成的白色沉淀是氯化銀,則證明猜想氯化鈉存在.
【定量探究】
實(shí)際生產(chǎn)中得到的純堿樣品中含有少量的NaCl,國際上規(guī)定純堿的純度(即純堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù))≥98.0%為合格品,同學(xué)們想判斷某純堿樣品是否合格,分成四個(gè)小組,各取25克該樣品全部溶解于水中,向其中加入相同溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的CaCl
2溶液,四組加入的CaCl
2溶液的質(zhì)量與產(chǎn)生的沉淀的質(zhì)量關(guān)系如表.
| | 第一組 | 第二組 | 第三組 | 第四組 |
| CaCl2溶液的質(zhì)量(克) | 100 | 200 | 300 | 400 |
| 產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量(克) | 8 | 16 | 20 | 20 |
(1)通過計(jì)算判斷該純堿樣品是否是合格品?
(2)若要計(jì)算CaCl
2溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù),可以選擇第一、二組數(shù)據(jù)計(jì)算.