Question

工業(yè)以NaCl、NH₃、CO₂等為原料先制得NaHCO₃，進而生產(chǎn)出純堿．有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NH₃+CO₂+H₂O=NH₄HCO₃；   
NH₄HCO₃+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl；2NaHCO₃Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O
（1）碳酸氫銨與飽和食鹽水反應(yīng)，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(jié)晶析出
d．碳酸氫鈉的穩(wěn)定性大于碳酸鈉
（2）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(xué)將二氧化碳氣體通入含氨的飽和食鹽水中制備碳酸氫鈉，實驗裝置如下圖所示（圖中夾持、固定用的儀器未畫出）．
試回答下列有關(guān)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(jié)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(xué)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(xué)建議在戊裝置的b管下端連接己裝置，理由是______．
（3）碳酸氫鈉受熱所得固體12.28g與足量的石灰水充分反應(yīng)，所得沉淀經(jīng)洗滌、干燥質(zhì)量為12.00g，則所得固體中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)為______．
（4）請你再設(shè)計出一種實驗室制取少量碳酸氫鈉的方法：______．

Answer 1

【答案】分析：（1）依據(jù)碳酸氫鈉溶解度相對較小分析判斷；
（2）①（I）依據(jù)制取二氧化碳時常會含有氯化氫氣體分析即可；
（II）依據(jù)稀硫酸能與氨氣反應(yīng)分析解答；
（III）依據(jù)分離固體與液體采用的實驗操作分析解答；
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(yīng)物的接觸面積變大分析判斷；
（3）依據(jù)化學(xué)方程式結(jié)合反應(yīng)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(zhì)量列方程計算；
（4）從題干信息以及所學(xué)的制取碳酸氫鈉的知識解決即可．
解答：解：（1）a、碳酸氫鈉易溶于水；故a不符合；
b、碳酸氫鈉的受熱分解與該現(xiàn)象無關(guān)，故b不符合；
c、碳酸氫鈉的穩(wěn)定性不如碳酸鈉；由于對于氯化銨來說碳酸氫鈉的溶解度更小一些，所以應(yīng)首先析出；
d、碳酸氫鈉的穩(wěn)定性小于碳酸鈉，故d不符合；
故答案為：c．
（2）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(yīng)，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：飽和碳酸氫鈉的溶液；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(yīng)，所以稀硫酸的作用是吸收末反應(yīng)的NH₃，故答案為：吸收未反應(yīng)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(yīng)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(yīng)；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(yīng)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；
（3）碳酸氫鈉受熱所得固體12.28g與足量的石灰水充分反應(yīng)，所得沉淀經(jīng)洗滌、干燥質(zhì)量為12.00g，則所得固體中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)可以依據(jù)化學(xué)方程式進行計算得到；
發(fā)生的反應(yīng)為：2NaHCO₃=Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，
NaHCO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O+NaOH；Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH；反應(yīng)生成的碳酸鈣物質(zhì)的量==0.12mol；
設(shè)加熱后的固體12，28g中含碳酸鈉物質(zhì)的量x，碳酸氫鈉物質(zhì)的量為y，依據(jù)題意得到：
x+y=0.12
106x+84y=12.28
得到x=0.1mol；y=0.02mol；
則所得固體中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)=×100%=86.3%，
故答案為：86.3%；
（4）從題干信息NH₄HCO₃+NaCl═NaHCO₃↓+NH₄Cl；可得制取碳酸氫鈉的方法，同時也可采用燒堿溶液中通入過量CO₂；往飽和Na₂CO₃ 溶液中通入過量CO₂ 等得到碳酸氫鈉；
故答案為：用碳酸氫銨與適量飽和食鹽水反應(yīng)（或往燒堿溶液中通入過量CO₂；往飽和Na₂CO₃溶液中通入過量CO₂等）．
點評：本題考查了工業(yè)制純堿的流程和原理，此題是一道實驗探究綜合題，充分的展示了化學(xué)知識的方方面面，該題綜合性強難度較大，對訓(xùn)練學(xué)生良好地思維品質(zhì)以及知識的嚴密性有較好的幫助．