Question

【題目】碳酸鈉廣泛用于造紙、紡織、制革等工業(yè)，是一種重要的化工原料。我國(guó)侯德榜發(fā)明了將制堿與制氨結(jié)合起來(lái)的聯(lián)合制堿法，為碳酸鈉的工業(yè)化生產(chǎn)作出了巨大貢獻(xiàn)。

（查閱資料）侯氏制堿法中主要反應(yīng)：

Ⅰ.NaCl+NH3+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl

Ⅱ.2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑

（實(shí)驗(yàn)探究）小明以粗鹽配制飽和食鹽水，并采用下列裝置模擬制備碳酸氫鈉，進(jìn)而制得碳酸鈉。

實(shí)驗(yàn)操作如下：

①關(guān)閉K1，打開(kāi)K2通入NH3，調(diào)節(jié)氣流速率，待其穩(wěn)定后，打開(kāi)K1通入CO2；

②待三頸燒瓶?jī)?nèi)出現(xiàn)較多固體時(shí)，關(guān)閉K2停止通NH3，一段時(shí)間后，關(guān)閉K1停止通CO2；

③將三頸燒瓶?jī)?nèi)的反應(yīng)混合物過(guò)濾、洗滌、低溫干燥，并將所得固體置于敞口容器中加熱，記錄剩余固體質(zhì)量。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

加熱時(shí)間/min	t0	t1	t2	t3	t4	t5
剩余固體質(zhì)量/g	未記錄	15.3	13.7	11.9	10.6	10.6

（1）粗鹽中除了含有泥沙等不溶性雜質(zhì)，還含有少量的MgCl2等。若要除去粗鹽中的MgCl2，可加入過(guò)量的NaOH溶液，寫(xiě)出對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式_____，再過(guò)濾，然后向?yàn)V液中加入適量_____，得到氯化鈉溶液。

（2）飽和NaHCO3溶液的作用是除去CO2中混有的HCl，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____。上述實(shí)驗(yàn)裝置圖中儀器X名稱_____。

（3）三頸燒瓶上連接的長(zhǎng)頸漏斗的主要作用是_____，有同學(xué)認(rèn)為應(yīng)該在長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)放置一團(tuán)蘸有酸液的棉花，理由是_____；關(guān)閉K2停止通NH3后，還要繼續(xù)通一段時(shí)間CO2，其目的是_____。

（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄，計(jì)算t2時(shí)NaHCO3固體的分解率（已分解的NaHCO3質(zhì)量與加熱前原NaHCO3質(zhì)量的比值），請(qǐng)寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程_____。

（拓展延伸）小華設(shè)計(jì)如圖的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定某純堿樣品（含少量雜質(zhì)NaCl）中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：取一定量的樣品與足量稀硫酸反應(yīng)，通過(guò)排飽和碳酸氫鈉溶液測(cè)定生成CO2的體積，計(jì)算樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

（已知常溫常壓下CO2的密度是1.977g/L）

（1）如果樣品質(zhì)量為5.3g，則實(shí)驗(yàn)中選用的量氣管規(guī)格最合適的是_____（填字母）。

A 500mL B 1000mL C 1500mL D 2000mL

（2）若實(shí)驗(yàn)中測(cè)得碳酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小，下列可能的原因是_____。

a．裝置漏氣

b．讀取數(shù)據(jù)時(shí)量氣管的液面低于水準(zhǔn)管的液面

c．反應(yīng)結(jié)束后燒瓶中有CO2殘留

d．讀取數(shù)據(jù)時(shí)仰視讀數(shù)

e．稀硫酸加入燒瓶占據(jù)體積

Answer 1

【答案】MgCl2+2NaOH=Mg（OH）2↓+2NaCl 稀鹽酸 NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑ 三頸燒瓶 平衡氣壓 防止氨氣逸出污染環(huán)境 使氨氣充分反應(yīng) 50% C ab

【解析】

[實(shí)驗(yàn)探究]（1）氯化鎂與過(guò)量氫氧化鈉反應(yīng)生成氯化鈉和氫氧化鎂沉淀，此時(shí)的溶液中除了氯化鈉以外，還含有過(guò)量的氫氧化鈉，可加入適量的鹽酸將其中和為氯化鈉；故填：MgCl2+2NaOH═Mg（OH）2↓+2NaCl；稀鹽酸；
（2）氯化氫氣體溶于水形成鹽酸，碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳；上述實(shí)驗(yàn)裝置圖中儀器X名稱是三頸燒瓶。故填：NaHCO3+HCl═NaCl+H2O+CO2↑；三頸燒瓶；
（3）長(zhǎng)頸漏斗與外界空氣相同，三頸燒瓶上連接的長(zhǎng)頸漏斗的主要作用是平衡氣壓；有同學(xué)認(rèn)為應(yīng)該在長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)放置一團(tuán)蘸有酸液的棉花，因?yàn)榘睔馀c水反應(yīng)形成氨水，氨水能與酸反應(yīng)，故能防止防止氨氣逸出污染環(huán)境；關(guān)閉K2停止通NH3后，還要繼續(xù)通一段時(shí)間CO2，其目的是形成酸性環(huán)境，利于使氨氣充分反應(yīng)。故填：平衡氣壓；防止氨氣逸出污染環(huán)境；使氨氣充分反應(yīng)；
（4）設(shè)原混合物中碳酸氫鈉的質(zhì)量為x

x=16.8g
完全反應(yīng)時(shí)剩余固體減少16.8g-10.6g=6.2g。
t2時(shí)固體的質(zhì)量減少了16.8g-13.7g=3.1g。
t2時(shí)固體的質(zhì)量減少的質(zhì)量為完全反應(yīng)時(shí)的一半，則t2時(shí)NaHCO3固體的分解率為50%。

故填：50%；

[拓展延伸]（1）如果5.3g樣品全部為碳酸鈉的質(zhì)量，設(shè)生成二氧化碳的質(zhì)量為y，則

y=2.2g

根據(jù)V===1.1L=1100mL，則實(shí)驗(yàn)中選用的量氣管規(guī)格最合適的是1500mL；故填：C；
（2）a．裝置漏氣造成收集到的二氧化碳偏少，造成測(cè)定結(jié)果偏小；
b．讀取數(shù)據(jù)時(shí)量氣管的液面低于水準(zhǔn)管的液面造成量氣筒內(nèi)的壓強(qiáng)較大，造成收集的二氧化碳體積偏小，導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏�。�
c．進(jìn)入量氣筒中液體的體積等于錐形瓶中排出的氣體體積，根據(jù)量氣筒中液體的增加量，即為二氧化碳?xì)怏w的體積，根據(jù)二氧化碳的體積算出碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，因此燒瓶中若有CO2殘留對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)影響；
d．讀取數(shù)據(jù)時(shí)仰視讀數(shù)造成讀取的二氧化碳體積偏大，導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏大；
e．稀硫酸加入燒瓶占據(jù)體積造成二氧化碳體積偏大，導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏大；
故填：ab。