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(2012?西城区一模)工业上以粗食盐(含有少量Ca2+、Mg2+杂质)、氨、石灰石等为原料,可以制备Na2CO3.其过程如图1所示.

请回答:
(1)在处理粗盐水的过程中,可加入石灰乳和纯碱作为沉淀剂,则所得滤渣的成分除过量的沉淀剂外还有
CaCO3、Mg(OH)2
CaCO3、Mg(OH)2
.
(2)将CaO投入含有大量的NH4Cl的母液中,能生成可循环使用的NH3,该反应的化学方程式是
2NH4Cl+CaO=CaCl2+2NH3↑+H2O
2NH4Cl+CaO=CaCl2+2NH3↑+H2O
.
(3)向饱和食盐水中首先通入的气体是
NH3
NH3
,过程Ⅲ中生成NaHCO3晶体的反应的化学方程式是
NH3+H2O+CO2+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl
NH3+H2O+CO2+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl
.
(4)碳酸钠晶体失水的能量变化示意图如图2:
Na2CO3?H2O (s) 脱水反应的热化学方程式是
Na2CO3?H2O(s)=Na2CO3(s)+H2O(g)△H=+58.73kJ?mol-1
Na2CO3?H2O(s)=Na2CO3(s)+H2O(g)△H=+58.73kJ?mol-1
.
(5)产品纯碱中常含有NaCl.取a g混合物与足量稀盐酸充分反应,加热、蒸干、灼烧,得b g固体.则该产品中Na2CO3的质量分数是
106(b-a)
11a
106(b-a)
11a
.
(6)熔融Na2CO3可作甲烷--空气燃料电池的电解质,该电池负极的反应式是
CH4-8e-+4CO32-=5CO2+2H2O
CH4-8e-+4CO32-=5CO2+2H2O
.
分析:(1)钙离子会与碳酸根离子生成沉淀,镁离子会与氢氧根离子生成沉淀;
(2)生石灰和水反应生成氢氧化钙,氢氧化钙和氯化铵反应生成氨气;
(3)食盐、氨气、水和二氧化碳发生化学反应,生成碳酸氢铵和氯化铵,据此书写化学方程式;
(4)根据碳酸钠晶体失水的能量变化示意图结合热效应解答;
(5)根据Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑进行计算;
(6)电池的电极反应式为:总反应为CH4+2O2=CO2+2H2O,根据负极上发生反应的反应类型确定反应的物质及电极反应式;
解答:解:(1)钙离子会与碳酸根离子生成沉淀,Ca2++CO32-=CaCO3↓,镁离子会与氢氧根离子生成沉淀,Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓,
故答案为:CaCO3、Mg(OH)2;
(2)向分离出NaHCO3晶体后的母液中加入过量生石灰,发生的反应有H2O+CaO=Ca(OH)2、Ca(OH)2+2NH4Cl=2NH3↑+2H2O+CaCl2,最终产物为氯化钙、氨气,其中氨气可再利用;
故答案为:2NH4Cl+CaO=CaCl2+2NH3↑+H2O;
(3)因二氧化碳在水中的溶解度小,氨气极易溶于水,所以,向饱和食盐水中首先通入氨气体,碳酸氢钠的溶解度小,利用浓碳酸氢铵溶液与氯化钠固体发生复分解反应,
故答案为:NH3;NH3+H2O+CO2+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl;
(4)根据碳酸钠晶体失水的能量变化示意图可知:Na2CO3?10H2O(s)=Na2CO3(s)+10H2O(g)△H=+532.36 kJ?mol-1
①,Na2CO3?10H2O(s)=Na2CO3?H2O(s)+9H2O(g)△H=+473.63 kJ?mol-1②,由①-②得Na2CO3?H2O(s)=Na2CO3(s)+H2O(g)△H=+58.73 kJ?mol-1,
故答案为:Na2CO3?H2O(s)=Na2CO3(s)+H2O(g)△H=+58.73 kJ?mol-1;
(5)产品纯碱中常含有NaCl,取a g混合物与足量稀盐酸充分反应,Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑,得b g固体为NaCl,设碳酸钠的物质的量为X,根据方程式Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑          
                                 1              2          
                                 X              2x                                             
混合物质量:117x+a-106X=b,X=
b-a
11
mol,该产品中Na2CO3的质量分数
106(b-a)
11a
×100%,
故答案为:
106(b-a)
11a
;
(6)甲烷--空气燃料电池,电池的电极反应式为:总反应为CH4+2O2=CO2+2H2O,熔融Na2CO3作甲烷--空气燃料电池的电解质,燃料在正极发生还原反应为O2+4e-+2CO2=2CO32-,负极上失电子发生氧化反应,甲烷燃烧能生成二氧化碳和水,所以负极电极反应式为:CH4-8e-+4CO32-=5CO2+2H2O,
故答案为:CH4-8e-+4CO32-=5CO2+2H2O;
点评:本题主要考查了碳酸钠的制备,解题须熟练掌握侯氏制碱法的原理、原电池的工作原理,题目较为综合,难度中等.
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