Question

工業(yè)以NaCl、NH₃、CO₂等為原料先制得NaHCO₃，進而生產出純堿．
（1）寫出該實驗制備純堿的反應方程式

 

、

 

．
（2）碳酸氫銨與飽和食鹽水反應，能析出碳酸氫鈉晶體的原因是

 

（填字母標號）．
a．碳酸氫鈉難溶于水    b．碳酸氫鈉受熱易分解c．碳酸氫鈉的溶解度相對較小，所以在溶液中首先結晶析出   d．碳酸氫鈉的穩(wěn)定性大于碳酸鈉
（3）某活動小組根據(jù)上述制堿原理，進行碳酸氫鈉的制備實驗．
①一位同學將二氧化碳氣體通入含氨的飽和食鹽水中制備碳酸氫鈉，實驗裝置如圖所示（圖中夾持、固定用的儀器未畫出）．試回答下列有關問題：
（Ⅰ）乙裝置中的試劑是

 

，其作用是

 

；
（Ⅱ）丁裝置中稀硫酸的作用是

 

；
（Ⅲ）實驗結束后，分離出NaHCO₃ 晶體的操作是

 

（填分離操作的名稱），該操作所需要的玻璃儀器有

 

②另一位同學用圖中戊裝置（其它裝置未畫出）進行實驗．
（Ⅰ）實驗時，須先從a管通入

 

氣體，說明原因

 

（Ⅱ）有同學建議在戊裝置的b管下端連接己裝置，理由是

 

（4）碳酸氫鈉受熱所得固體12.28g與足量的石灰水充分反應，所得沉淀經(jīng)洗滌、干燥質量為12.00g，則所得固體中碳酸鈉的質量分數(shù)為

 

．

Answer 1

考點：純堿工業(yè)（侯氏制堿法）

專題：實驗設計題

分析：（1）飽和食鹽水中通入氨氣和二氧化碳析出碳酸氫鈉晶體；高溫下，碳酸氫鈉不穩(wěn)定易分解生成碳酸鈉；
（2）依據(jù)題干中信息碳酸氫鈉溶解度相對較小分析判斷；
（3）①（Ⅰ）依據(jù)用鹽酸制取二氧化碳時常會含有氯化氫氣體分析即可解答；
（Ⅱ）依據(jù)稀硫酸能與氨氣反應，氨氣有毒易造成污染分析解答；
（Ⅲ）依據(jù)分離固體與液體采用的實驗操作是過濾，結合過濾實驗用到的儀器分析解答；
②（Ⅰ）從制取碳酸氫鈉時先要得到含氨的飽和食鹽水，以及氨氣易溶于水分析判斷；
（Ⅱ）從裝置改動后反應物的接觸面積變大分析判斷；
（4）依據(jù)化學方程式結合反應過程分析判斷，依據(jù)生成沉淀為碳酸鈣，加熱碳酸氫鈉分解后的混合物質量列方程計算．

解答： 解：（1）氨氣、二氧化碳、水和氯化鈉發(fā)生反應生成碳酸氫鈉和氯化銨，反應方程式為NH₃+H₂O+CO₂+NaCl═NH₄Cl+NaHCO₃↓，煅燒爐中碳酸氫鈉不穩(wěn)定，在加熱條件下能分解生成碳酸鈉、水和二氧化碳，反應方程式為2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，
故答案為：NaCl+CO₂+NH₃+H₂O=NaHCO₃+NH₄Cl；2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+CO₂+H₂O；
（2）a．碳酸氫鈉易溶于水，故A錯誤；
b．碳酸氫鈉受熱易分解，與其在溶液中首先結晶析出無關，故B錯誤；
c．碳酸氫鈉的溶解度相對于氯化銨來說碳酸氫鈉的溶解度更小一些，所以在溶液中首先結晶析出，故C正確；
d．碳酸氫鈉的穩(wěn)定性小于碳酸鈉，故d錯誤；
故選c；
（3）①（Ⅰ）利用鹽酸制取二氧化碳時二氧化碳中常會含有氯化氫氣體，碳酸氫鈉能與鹽酸反應，所以通過飽和碳酸氫鈉的溶液是為了除掉氣體中的氯化氫氣體，
故答案為：故答案為：飽和碳酸氫鈉溶液；除去CO₂中的HCl氣體；
（Ⅱ）實驗過程中氨氣可能有剩余，而稀硫酸能與氨氣反應，所以稀硫酸的作用是吸收末反應的NH₃，防止造成污染，
故答案為：吸收未反應完的NH₃；
（Ⅲ）分離出NaHCO₃晶體的操作是分離固體與液體，常采用的實驗操作是過濾操作；該操作所需要的玻璃儀器為：玻璃棒、漏斗、燒杯，
故答案為：過濾；玻璃棒、漏斗、燒杯；
②（Ⅰ）制取碳酸氫鈉時先要得到含氨的飽和食鹽水，所以應先通入氨氣，而氨氣極易溶于水，所以a端通入，從而保證了從b通入二氧化碳時保證了二氧化碳的充分反應；氨氣極易溶解于水，能形成較大濃度的溶液，有利于二氧化碳吸收，生成更多的碳酸氫銨，
故答案為：氨氣；氨氣極易溶解于水，能形成較大濃度的溶液，有利于二氧化碳吸收，生成更多的碳酸氫銨；
（Ⅱ）裝置改動后反應物的二氧化碳與溶液的接觸面積變大，提高了二氧化碳的吸收率，
故答案為：增大氣體與溶液接觸面積，提高CO₂的吸收率；
（4）碳酸氫鈉受熱發(fā)生的反應為：2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，與足量的石灰水充分反應，
NaHCO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O+NaOH；Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH；
反應生成的碳酸鈣物質的量=

12g

100g/mol

=0.12mol；
設加熱后的固體12.28g中含碳酸鈉物質的量x，碳酸氫鈉物質的量為y，依據(jù)題意得到：
x+y=0.12，106x+84y=12.28     解得：x=0.1mol；y=0.02mol；
則所得固體中碳酸鈉的質量分數(shù)=

0.1mol×106g/mol

12.28g

×100%=86.3%，
故答案為：86.3%．

點評：本題是一道有關工業(yè)制純堿知識的一道綜合實驗題目，考查學生分析和解決問題的能力，掌握制堿原理是解題的關鍵，題目難度中等．