Question

现代工业常以氯化钠为原料制备纯碱，部分工艺流程如下：

已知反应I为：NaCl + CO₂ + NH₃ + H₂O === NaHCO₃↓+ NH₄Cl

（1）海水中含有大量的NaCl，以及少量的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄²⁻等离子。

① 为得到纯净的饱和NaCl溶液，进行了如下操作。请补全操作步骤：

a．向浓缩后的海水中加入过量的氢氧化钠溶液后，过滤；

b．向滤液中加入过量___________________（填试剂名称），过滤；

c．向滤液中加入过量___________________（填试剂名称），过滤；

d．向滤液中加入足量的稀盐酸；

e．加热煮沸一段时间，得到饱和NaCl溶液。

② 步骤c中反应的离子方程式是______________________。

（2）反应II的化学方程式是_________________________。

（3）制得的纯碱中含有少量NaCl。取5.5 g纯碱样品加入足量稀硫酸，得到标准状况下1120 mL CO₂。则样品中纯碱的质量分数是_________%（保留1位小数）。

Answer

BaCl2溶液或Ba(OH)2溶液Na2CO3溶液Ca2+ + CO32− === CaCO3↓，Ba2+ + CO32− === BaCO3↓2NaHCO3 Na2CO3 + CO2↑+ H2O96.4

【解析】(1)①加入氢氧化钠溶液的目的是为了除去Mg2+；除去SO42-用BaCl2溶液，除去Ca2+和过量的Ba2+用Na2CO3溶液，故可知步骤b中应加入BaCl2溶液或Ba(OH)2溶液，步骤c应加入过量的Na2CO3溶液；
②步骤c是加入过量的Na2CO3溶液以除去Ca2+和过量的Ba2+，故离子方程式为Ca2++CO32-═CaCO3↓、Ba2++CO32-═BaCO3↓；
(3)NaHCO3固体加热即可分解为CO2和Na2CO3和水，方程式为：2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O；
(4)二氧化碳的物质的量n==0.05mol，而1molNa2CO3～1molCO2，故Na2CO3的物质的量为0.05mol，则Na2CO3的质量m=nM=0.05mol×106g/mol=5.3g，故纯碱的质量分数=×100%=96.4%。

点睛：除去多种杂质时，要考虑加入试剂的顺序，为了保证将杂质除尽，所加试剂必须过量，因此为了不引进新的杂质，后面加入的试剂要能够除去前面所引入的过量试剂；本题根据硫酸根离子用钡离子沉淀，钙离子用碳酸根离子沉淀，过滤要放在所有的沉淀操作之后，加碳酸钠要放在加氯化钡之后，可以将过量的钡离子沉淀最后再用盐酸处理溶液中的碳酸根离子和氢氧根离子进行分析。