【題目】純堿是化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中一種非常重要的化工原料。

反應(yīng)原理:NaCl+H2O+NH3+CO2═NaHCO3↓+NH4Cl,

2NaHCO3══Na2CO3++H2O +CO2

已知:常溫下氨氣極易溶于水,1體積水大約可以溶解700體積的氨氣;二氧化碳可溶于水,1體積水大約可以溶解1體積二氧化碳。

某課外活動(dòng)小組模擬工業(yè)流程來制備純堿,實(shí)驗(yàn)裝置、所需實(shí)驗(yàn)藥品和裝置如圖所示:

實(shí)驗(yàn)步驟:

(1)搭好裝置并________________

(2)中間的燒瓶中加入20mL飽和食鹽水,并將其浸入冰水中; D中加入足量生石灰固體,E中加入足量濃氨水,利用該方法制取氨氣的原理是_________________________(寫一點(diǎn)即可),根據(jù)該原理,生石灰也可以用_________固體代替;B中加入足量碳酸鈣粉末,A中加入足量稀硫酸于(可分多次加入),寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式________________,選擇用稀硫酸而不用稀鹽酸的理由是___________________________。

(3)制備NaHCO3:先打開彈簧夾________(填K1或K2),使對應(yīng)一側(cè)燒瓶中生成的氣體進(jìn)入飽和食鹽水,大約20分鐘左右時(shí),再打開另一個(gè)彈簧夾,使其一側(cè)的燒瓶中生成的氣體進(jìn)入飽和食鹽水,大約5分鐘即有渾濁出現(xiàn),約15分鐘出現(xiàn)大量白色固體。這種氣體通入先后順序的目的是_____________________________

在該實(shí)驗(yàn)過程中,中間的燒瓶浸入冰水中的目的:___________________________。

(4)制備純堿:欲得到純堿,上述實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,將固體過濾、洗滌后,還需進(jìn)行的操作是_____;若將制得的純堿放入足量的稀硫酸中,并將生成的氣體全部通入氫氧化鈉溶液中,溶液質(zhì)量增加0.88g,則步驟(3)中制得的NaHCO3的質(zhì)量是多少?(寫出計(jì)算過程)_______

【答案】 檢查裝置氣密性 氧化鈣與水反應(yīng) ,減少了溶劑,使氨氣逸出;氧化鈣與水反應(yīng)放熱,促使氨氣逸出;增大了溶液中OH- 的濃度,促進(jìn)氨水分解,使氨氣逸出。(寫出一點(diǎn)即可) 氫氧化鈉(NaOH) CaCO3+H2SO4=CaSO4+H2O+CO2 鹽酸具有揮發(fā)性,會(huì)使二氧化碳中混有氯化氫氣體而不純 K2 二氧化碳的溶解度不大,先通氨氣可以形成堿性溶液,促進(jìn)二氧化碳的溶解,提高原料的利用率和產(chǎn)率 降低碳酸氫鈉的溶解度、增大氣體的溶解度,提高產(chǎn)率(一點(diǎn)即可) 灼燒或加熱 3.36g

【解析】(1)模擬工業(yè)制備純堿:NaCl+H2O+NH3+CO2═NaHCO3↓+NH4Cl,圖中裝置A、B制取二氧化碳,裝置D、E制取氨氣,中間的燒瓶兩種氣體和氯化鈉反應(yīng)都需要不漏氣,所以儀器按上圖組裝好后,首先應(yīng)該進(jìn)行的操作是檢驗(yàn)裝置氣密性;

(2)當(dāng)濃氨水滴到生石灰上時(shí),氧化鈣與水反應(yīng) ,減少了溶劑,使氨氣逸出;氧化鈣與水反應(yīng)放熱,促使氨氣逸出;增大了溶液中OH- 的濃度,促進(jìn)氨水分解,使氨氣逸出。根據(jù)上面的原理,生石灰也可以用氫氧化鈉固體代替,碳酸鈣與硫酸反應(yīng)生成硫酸鈣、水和二氧化碳,化學(xué)方程式為:CaCO3+H2SO4=CaSO4+H2O+CO2;由于鹽酸具有揮發(fā)性,會(huì)使二氧化碳中混有氯化氫氣體而不純,所以不能用稀鹽酸代替稀硫酸;

(3)二氧化碳的溶解度不大,先通氨氣可以形成堿性溶液,促進(jìn)二氧化碳的溶解,提高原料的利用率和產(chǎn)率,所以先打開K2,通入氨氣,由于氣體的溶解度隨溫度的升高而減小,碳酸氫鈉的溶解度隨溫度的升高而增大,所以為了降低碳酸氫鈉的溶解度、增大氣體的溶解度,提高產(chǎn)率,中間的燒瓶浸入冰水中;

(4)碳酸氫鈉受熱分解為純堿,所以要進(jìn)行加熱,

純堿放入足量的稀硫酸中,并將生成的氣體全部通入氫氧化鈉溶液中,溶液質(zhì)量增加0.88g,說明生成的二氧化碳的質(zhì)量為0.88g,

設(shè)制得的NaHCO3的質(zhì)量是x

根據(jù)方程式Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+CO2↑;2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O,可得2NaHCO3~Na2CO3~CO2

168 44

x 0.88g

x=3.36g

答:制得的NaHCO3的質(zhì)量是3.36g。

練習(xí)冊系列答案
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某些鐵的氧化物加熱時(shí)能與氧氣反應(yīng)。

【提出猜想】猜想①是FeO;

猜想②是Fe3O4;

猜想③是FeO和Fe3O4混合物。

【實(shí)驗(yàn)步驟】

①連接組裝儀器,檢查裝置的氣密性,方法是:關(guān)閉彈簧夾M,_________________________________________________________。

②稱取16.0g氧化鐵粉末與質(zhì)量為m的鐵粉,均勻混合后,放入玻璃管。

③通入CO2,當(dāng)觀察到明顯現(xiàn)象時(shí),夾上彈簧夾M,開始加熱玻璃管。

④當(dāng)固體全部呈黑色后,停止加熱,______________________________________。將玻璃管中黑色粉末倒在濾紙上,取樣,滴加稀鹽酸,無氣泡產(chǎn)生,用磁鐵吸引,粉末被部分吸引。

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】猜想_________成立。所加鐵粉質(zhì)量m的范圍是_________________

【問題討論】實(shí)驗(yàn)中澄清石灰水的主要作用是______________________________。

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