Question

16．某化學(xué)學(xué)習(xí)小組模擬“侯氏制堿法”制純堿并進行后續(xù)實驗：
Ⅰ．制備純堿． 以NaCl、NH₃、CO₂、H₂O等為原料，選擇下列裝置如圖制備碳酸氫鈉，然后用碳酸氫鈉制備碳酸鈉．

（1）裝置連接順序：a→de，f→b．
（2）實驗過程中，先向B中通入氨氣至飽和，再通入CO₂，其目的是提高二氧化碳溶解量，增大產(chǎn)率．寫出B中發(fā)生總反應(yīng)的化學(xué)方程式：NH₃+CO₂+H₂O+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl．
（3）利用碳酸氫鈉制備純堿時需要使用的儀器主要有三腳架、泥三角、坩堝鉗、坩堝和酒精燈、玻璃棒（填儀器名稱）．
（4）C裝置的作用是除去CO₂中HCl．
Ⅱ．利用下面裝置如圖檢驗純堿樣品中是否混有NaHCO₃．

（5）純堿樣品可能含有結(jié)晶水，能證明純堿樣品中含有NaHCO₃的實驗現(xiàn)象是澄清石灰水變渾濁．
（6）測定該純堿樣品的純度：稱取a g 樣品置于小燒杯中，加水溶解，滴加足量的CaCl₂溶液．充分反應(yīng)后，過濾、洗滌、干燥，稱得固體的質(zhì)量為 m g，則該純堿樣品的純度為$\frac{53m}{50a}$×100%．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）我國著名化學(xué)家侯德榜發(fā)明的聯(lián)合制堿法，主要原理是：向濃氨水（NH₃•H₂O）中通入足量的CO₂，然后加入食鹽充分攪拌，反應(yīng)生成氯化銨和碳酸氫鈉，由于碳酸氫鈉的溶解度很小，以晶體形式析出，將析出的碳酸氫鈉加熱得碳酸鈉、二氧化碳和水，利用裝置A制備二氧化碳氣體，利用裝置C除去二氧化碳氣體中的氯化氫氣體，利用裝置D制備氨氣，氨氣極易溶于水比空氣輕，應(yīng)從裝置B的b管通入，二氧化碳比空氣重，可以從導(dǎo)管c通入，二氧化碳、氨氣、氯化鈉和水反應(yīng)生成碳酸氫鈉和氯化銨；
（2）二氧化碳與水反應(yīng)形成不穩(wěn)定的碳酸，使水吸收二氧化碳量較少，而把二氧化碳通入溶有氨氣而呈堿性的水中，會使生成的碳酸與氨水發(fā)生反應(yīng)，而增大二氧化碳氣體的吸收；
（3）利用碳酸氫鈉制備純堿時是利用固體加熱，應(yīng)在坩堝內(nèi)對固體灼燒，使碳酸氫鈉分解生成碳酸鈉、二氧化碳和水，據(jù)此選擇儀器；
（4）C裝置是除去二氧化碳氣體中的氯化氫雜質(zhì)氣體；
Ⅱ．（5）裝置圖中的試管中樣品加熱，碳酸氫鈉分解生成二氧化碳、水蒸氣和碳酸鈉，通過無水硫酸銅，固體變藍色檢驗有水生成，通過澄清石灰水溶液變渾濁；
（6）稱取a g 樣品置于小燒杯中，加水溶解，滴加足量的CaCl₂溶液．充分反應(yīng)后，過濾、洗滌、干燥，稱得固體的質(zhì)量為 m g，得到固體為碳酸鈣沉淀，結(jié)合碳元素守恒計算碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)；

解答 解：Ⅰ．（1）利用裝置A制備二氧化碳氣體，利用裝置C除去二氧化碳氣體中的氯化氫氣體，利用裝置D制備氨氣，氨氣極易溶于水比空氣輕，應(yīng)從裝置B的b管通入，二氧化碳比空氣重，可以從導(dǎo)管c通入，二氧化碳、氨氣、氯化鈉和水反應(yīng)生成碳酸氫鈉和氯化銨，裝置連接順序為：adefb，
故答案為：de、b
（2）在制取NaHCO₃時，先向飽和的NaCl溶液中通入較多的NH₃，再通入足量的CO₂的目的是先通入氨氣，氨氣與水形成呈堿性的氨水可與二氧化碳與水生成的碳酸發(fā)生反應(yīng)，更有利于二氧化碳氣體的吸收，提高二氧化碳溶解量增大產(chǎn)率，B中發(fā)生總反應(yīng)的化學(xué)方程式：B中發(fā)生總反應(yīng)的化學(xué)方程式：NH₃+CO₂+H₂O+NaCl═NH₄Cl+NaHCO₃↓，
故答案為：提高二氧化碳溶解量增大產(chǎn)率；NH₃+CO₂+H₂O+NaCl═NH₄Cl+NaHCO₃↓；
（3）利用碳酸氫鈉制備純堿時是利用固體加熱，應(yīng)在坩堝內(nèi)對固體灼燒，使碳酸氫鈉分解生成碳酸鈉、二氧化碳和水，使用的儀器主要有三腳架、泥三角、坩堝鉗、坩堝和酒精燈、玻璃棒，
故答案為：酒精燈、玻璃棒；
（4）C裝置的作用是利用碳酸氫鈉溶液吸收二氧化碳氣體中的氯化氫，除去雜質(zhì)凈化作用，
故答案為：除去CO₂中HCl；
Ⅱ．（5）裝置圖中的試管中樣品如果混有碳酸氫鈉，固體加熱碳酸氫鈉分解生成二氧化碳、水蒸氣和碳酸鈉，通過無水硫酸銅，固體變藍色檢驗有水生成，通過澄清石灰水溶液變渾濁，
故答案為：澄清石灰水變渾濁；
（6）稱取a g 樣品置于小燒杯中，加水溶解，滴加足量的CaCl₂溶液．充分反應(yīng)后，過濾、洗滌、干燥，稱得固體的質(zhì)量為 m g，得到固體為碳酸鈣沉淀，n（CaCO₃）=$\frac{mg}{100g/mol}$=$\frac{m}{100}$mol，n（CaCO₃）=n（Na₂CO₃）=$\frac{m}{100}$mol，結(jié)合碳元素守恒計算碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)=$\frac{\frac{m}{100}mol×106g/mol}{ag}$×100%=$\frac{53m}{50a}$×100%，故答案為：$\frac{53m}{50a}$×100%；

點評 本題考查了物質(zhì)制備、物質(zhì)性質(zhì)、物質(zhì)的組成探究和實驗設(shè)計等，主要是侯氏制堿法原理、實驗基本操作，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．