Question

4．某化學(xué)興趣小組在學(xué)習(xí)了候氏聯(lián)合制堿法后，運(yùn)用下圖實(shí)驗(yàn)裝置和其他實(shí)驗(yàn)設(shè)備成功制得了純堿--碳酸鈉．
【查閱資料】：
（1）實(shí)驗(yàn)原理：NH₃+CO₂+H₂O+NaCl═NaHCO₃↓+NH₄Cl（向飽和粗食鹽水中通入足量氨氣至飽和，然后通入二氧化碳，得到溶解度較小的碳酸氫鈉白色沉淀和氯化銨溶液）．
（2）2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O
（3）實(shí)驗(yàn)裝置如圖
【實(shí)驗(yàn)步驟】：
（1）準(zhǔn)備：稱取8g 粗鹽，加入到30mL的飽和氨水中，配制飽和氨化粗鹽水于大試管中．如圖搭好裝置并檢查氣密性．稱取50g碳酸鈣粉末于圓底燒瓶中，再量取100mL的稀硫酸于玻璃容器中．
（2）制備：將裝有配制好的飽和氨化粗鹽水的試管浸入冰水中，向其中通入二氧化碳?xì)怏w約5分鐘看到沉淀，約10分鐘時(shí)產(chǎn)生大量白色沉淀．你覺(jué)得燒杯中冰水的主要作用是降溫有利于NaHCO₃晶體析出．實(shí)驗(yàn)結(jié)束后將產(chǎn)物過(guò)濾，濾渣洗滌、晾干．取少量樣品與氫氧化鈉溶液混合后加熱，用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙檢驗(yàn)，不變色即可證明濾渣不含銨鹽；剩余固體濾渣放入蒸發(fā)皿中直接灼燒，還需要的玻璃儀器是玻璃棒，所起的作用攪拌均勻受熱．最后將蒸發(fā)皿中白色固體冷卻既得純堿碳酸鈉．
【反思與拓展】：
（3）實(shí)驗(yàn)室常選用大理石和稀鹽酸制取二氧化碳?xì)怏w，通常不用稀硫酸是因?yàn)樯�成微溶CaSO₄阻止反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行．本實(shí)驗(yàn)中用碳酸鈣粉末和稀硫酸也能得到穩(wěn)定持續(xù)的二氧化碳?xì)怏w，因?yàn)榻佑|面積變大加快了反應(yīng)．寫(xiě)出化學(xué)方程式CaCO₃+H₂SO₄═CaSO₄+CO₂↑+H₂O．
（4）假設(shè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中50g 碳酸鈣粉末和100mL稀硫酸在圓底燒瓶中能恰好完全反應(yīng)（二氧化碳?xì)怏w全部逸出），試計(jì)算：（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）
①生成二氧化碳的質(zhì)量；
②若通入大試管的二氧化碳實(shí)際利用率為50%，則最多可以生成碳酸氫鈉多少g？

Answer 1

分析 （1）制取氣體之前需要檢查氣密性；
（2）根據(jù)NaHCO₃的溶解度分析，根據(jù)銨根離子的檢驗(yàn)分析，結(jié)合結(jié)合蒸發(fā)操作分析；
（3）稀硫酸和大理石反應(yīng)，會(huì)生成硫酸鈣，覆在大理石表面，阻止進(jìn)一步的反應(yīng)； 接觸面積變大可以加速反應(yīng)進(jìn)行；
（4）由碳酸鈣的質(zhì)量根據(jù)碳酸鈣與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式可以計(jì)算出生成二氧化碳的質(zhì)量和碳酸氫鈉的質(zhì)量．

解答 解：（1）制取氣體之前需要檢查氣密性；
（2）NaHCO₃的溶解度隨溫度的升高而增大，冰水降溫有利于NaHCO₃晶體析出；銨鹽與氫氧化鈉反應(yīng)生成氨氣，可以使用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙來(lái)檢驗(yàn)；蒸發(fā)操作中玻璃棒的作用是攪拌使物質(zhì)均勻受熱；
（3）稀硫酸和大理石反應(yīng)，會(huì)生成硫酸鈣，覆在大理石表面，阻止進(jìn)一步的反應(yīng)；碳酸鈣粉末和稀硫酸也能得到穩(wěn)定持續(xù)的二氧化碳?xì)怏w，是因?yàn)榻佑|面積變大加快了反應(yīng)，化學(xué)方程式為CaCO₃+H₂SO₄═CaSO₄+CO₂↑+H₂O；
（4）設(shè)生成二氧化碳的質(zhì)量為x，最多可以生成碳酸氫鈉質(zhì)量為y．
CaCO₃+H₂SO₄═CaSO₄+CO₂↑+H₂O
100                44
50g                x
$\frac{100}{50g}$=$\frac{44}{x}$
x=22g
NH₃+CO₂+H₂O+NaCl═NaHCO₃↓+NH₄Cl
    44             84
22g×50%           y
$\frac{44}{22g×50%}$=$\frac{84}{y}$
 y=21g
故答案為：（1）檢查氣密性；
（2）降溫有利于NaHCO₃晶體析出；  濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙； 玻璃棒； 攪拌均勻受熱
（3）生成微溶CaSO₄阻止反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行； 接觸面積變大加快了反應(yīng)；
CaCO₃+H₂SO₄═CaSO₄+CO₂↑+H₂O；
（4）22g；21g

點(diǎn)評(píng) 本題充分考查利用課本知識(shí)解決新問(wèn)題能力，能加深學(xué)生對(duì)課本知識(shí)的理解，訓(xùn)練學(xué)生的思維能力、分析解決問(wèn)題的能力，難度稍大．