Question

已知NaHCO₃低溫時(shí)溶解度小，侯德榜制堿的方法是：向氨化的飽和食鹽水中通入過量的二氧化碳，即有晶體析出，經(jīng)過濾、洗滌、焙燒得純堿．此過程可以表示為：
①NaCl （飽和）+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl（此反應(yīng)是放熱反應(yīng)）
②2NaHCO₃Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O
現(xiàn)某化學(xué)小組根據(jù)上述原理在實(shí)驗(yàn)室中模擬制堿過程，下圖C裝置是溶有氨和NaCl的溶液，且二者均達(dá)到了飽和．
（1）制CO₂時(shí)為了使反應(yīng)隨開隨用，隨關(guān)隨停，上圖A方框內(nèi)應(yīng)選用以下______裝置．簡述該裝置隨關(guān)隨停的理由______．

（2）為使實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜻M(jìn)行，在B、D方框內(nèi)補(bǔ)上所需裝置，并指明所用試劑（將裝置圖畫在答題紙上）
（3）完成第（2）步，該小組檢驗(yàn)氣密性合格后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)析出的晶體非常少，在老師的指導(dǎo)下，他們對某個(gè)裝置進(jìn)行了改進(jìn)，達(dá)到了實(shí)驗(yàn)?zāi)康模�你認(rèn)為他們的改進(jìn)方法是______．
（4）若所用飽和食鹽水中含有NaCl的質(zhì)量為5.85g，實(shí)驗(yàn)后得到干燥的NaHCO₃晶體的質(zhì)量為5.46g，假設(shè)第二步分解時(shí)沒有損失，則Na₂CO₃的產(chǎn)率為______．

Answer 1

解：（1）啟普發(fā)生器是隨時(shí)進(jìn)行，隨時(shí)停止的裝置，適用于固體和液體不加熱反應(yīng)生成不溶于水的氣體制備反應(yīng)，所以制CO₂時(shí)為了使反應(yīng)隨開隨用，隨關(guān)隨停應(yīng)符合啟普發(fā)生器的原理應(yīng)用，利用止水夾控制氣體壓強(qiáng)，使液體和固體分離停止反應(yīng)，打開壓強(qiáng)減小液體和固體接觸繼續(xù)反應(yīng)；
故答案為：C，關(guān)閉彈簧夾后反應(yīng)生成的氣體上部壓強(qiáng)增大，到達(dá)一定程度后可把反應(yīng)液壓回漏斗，使固液分離從而停止反應(yīng)；
（2）制備裝置中C為氨化的飽和氯化鈉溶液，制備出二氧化碳?xì)怏w中含有氯化氫氣體，影響碳酸氫鈉的生成，B裝置中需要通過飽和碳酸氫鈉溶液除去；D裝置是防止氨氣污染環(huán)境，需要吸收氨氣的試劑，可以是稀硫酸或水；B裝置洗氣裝置，導(dǎo)氣管長進(jìn)短出；D裝置是吸收易溶于水的氨氣，同時(shí)防倒吸的裝置；裝置為
故答案為：試劑：飽和的碳酸氫鈉溶液 試劑：稀硫酸或水

（3）通過降低溫度，減小碳酸氫鈉的溶解度，使碳酸氫鈉析出，所以將C裝置浸泡在一個(gè)盛有冰水混合物的水槽里（大燒杯）可以達(dá)到目的；
故答案為：將C裝置浸泡在一個(gè)盛有冰水混合物的水槽里（大燒杯）
（4）若所用飽和食鹽水中含有NaCl的質(zhì)量為5.85g，理論上依據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算：NH₃+CO₂+H₂O+NaCl=NaHCO₃+NH₄Cl；得到碳酸氫鈉質(zhì)量為8.4g，分解生成碳酸鈉質(zhì)量依據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算：2NaHCO₃=Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；碳酸鈉的質(zhì)量為5.5g；實(shí)驗(yàn)后得到干燥的NaHCO₃晶體的質(zhì)量為5.46g，生成碳酸鈉質(zhì)量為：
2NaHCO₃=Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
168 106
5.46g 3.445g
假設(shè)第二步分解時(shí)沒有損失，則碳酸鈉的產(chǎn)率=×100%=65%；
故答案為：65%
分析：（1）制CO₂時(shí)為了使反應(yīng)隨開隨用，隨關(guān)隨停，需要應(yīng)用啟普發(fā)生器的裝置原理，利用止水夾控制氣體壓強(qiáng)，使液體和固體分離停止反應(yīng)，打開壓強(qiáng)減小液體和固體接觸繼續(xù)反應(yīng)；
（2）制備裝置中C為氨化的飽和氯化鈉溶液，制備出二氧化碳?xì)怏w中含有氯化氫氣體，影響碳酸氫鈉的生成，B裝置中需要通過飽和碳酸氫鈉溶液除去；D裝置是防止氨氣污染環(huán)境，需要吸收氨氣的試劑，可以是稀硫酸或水；B裝置洗氣裝置，導(dǎo)氣管長進(jìn)短出；D裝置是吸收易溶于水的氨氣，同時(shí)防倒吸的裝置；
（3）降低反應(yīng)的溫度，碳酸氫鈉溶解度減小；
（4）依據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算理論生成碳酸氫鈉的質(zhì)量，依據(jù)碳酸氫鈉分解的化學(xué)方程式計(jì)算碳酸鈉質(zhì)量，結(jié)合實(shí)際生成碳酸鈉的質(zhì)量計(jì)算產(chǎn)率；
點(diǎn)評：本題考查了純堿制備原理的實(shí)驗(yàn)應(yīng)用，此題是一道實(shí)驗(yàn)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(qiáng)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(yán)密性有較好的幫助．