Question

8．在實(shí)驗(yàn)室中，可利用碳酸氫鈉、氯化鈉、氯化銨等物質(zhì)溶解度的差異，通過飽和食鹽水、氨和二氧化碳反應(yīng)，獲得碳酸氫鈉結(jié)晶．反應(yīng)原理可以用以下的化學(xué)方程式表示：NH₃+CO₂+NaCl+H₂O=NH₄Cl+NaHCO₃（晶體）
依據(jù)此原理，欲制得碳酸氫鈉晶體，某校學(xué)生設(shè)計(jì)了如圖實(shí)驗(yàn)裝置，其中B裝置的試管內(nèi)是溶有氨和氯化鈉的溶液，且二者均已達(dá)到飽和：

（1）A裝置中所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O，裝置C中稀硫酸的作用為吸收從B裝置中的試管內(nèi)逸出的氨氣，減少對(duì)環(huán)境的污染．
（2）表中所列出的是相關(guān)物質(zhì)在不同溫度下的溶解度數(shù)據(jù)（g/100g水）

溫度/溶解度/鹽	0℃	10℃	20℃	30℃	40℃	50℃
NaCl	35.7	35.8	36.0	36.3	36.6	37.0
NaHCO3	6.9	8.1	9.6	11.1	12.7	14.5
NH4Cl	29.4	33.3	37.2	41.4	45.8	50.4

參照表中數(shù)據(jù)，請(qǐng)分析B裝置中使用冰水的原因溫度越低碳酸氫鈉溶解度越小，便于析出．
（3）該校學(xué)生利用此套裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果沒有得到碳酸氫鈉晶體，指導(dǎo)教師指出，應(yīng)在A、B裝置之間（填字母）連接一個(gè)盛有飽和NaHCO₃溶液的洗氣裝置，作用是除去CO₂中混有的HCl氣體．
（4）利用改進(jìn)后的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在B中的試管內(nèi)析出了晶體，經(jīng)必要的操作后得到了一種純凈的晶體．現(xiàn)有下列試劑：鹽酸、濃氨水、生石灰、蒸餾水，利用本題所提供的試劑（只限一種）及試管、酒精燈等主要儀器，通過簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)判斷該晶體是碳酸氫鈉晶體，而不是碳酸氫銨或食鹽晶體，簡(jiǎn)述操作方法、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論：取少量晶體置于試管中，在酒精燈上加熱使其充分反應(yīng)后，還有白色固體剩余，則晶體不是NH₄HCO₃，且待試管冷卻后，向剩余固體中加入適量鹽酸，若反應(yīng)并產(chǎn)生大量氣泡，則晶體是NaHCO₃，而不是食鹽．
（5）若該校學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，所用飽和食鹽水中含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5.04g，則NaHCO₃的產(chǎn)率為60%．

Answer 1

分析 （1）A裝置是制備二氧化碳?xì)怏w的裝置，是碳酸鈣和鹽酸發(fā)生反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳；C裝置稀硫酸是尾氣處理裝置吸收過量的氨氣；
（2）B裝置中的試管內(nèi)是溶有氨和氯化鈉的飽和溶液，通入二氧化碳?xì)怏w會(huì)發(fā)生反應(yīng)生成碳酸氫鈉和氯化銨，溫度越低越有利于碳酸氫鈉的晶體析出；
（3）通入二氧化碳沒有得到碳酸氫鈉晶體，是二氧化碳?xì)怏w中含有氯化氫氣體，通入后和氨氣反應(yīng)不能生成碳酸氫鈉，所以需要加一個(gè)洗氣裝置用飽和碳酸氫鈉溶液除去二氧化碳中的氯化氫氣體；
（4）碳酸氫鈉受熱分解為碳酸鈉、水、二氧化碳，碳酸氫銨受熱分解為氨氣、水、二氧化碳，碳酸鈉與鹽酸反應(yīng)生成氣體，以此設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；
（5）結(jié)合NH₃+CO₂+NaCl+H₂O=NH₄Cl+NaHCO₃計(jì)算理論生成碳酸氫鈉的質(zhì)量，結(jié)合實(shí)際生成的碳酸氫鈉的質(zhì)量計(jì)算產(chǎn)率．

解答 解：（1）A裝置是制取二氧化碳?xì)怏w的裝置，是碳酸鈣和鹽酸發(fā)生反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳；反應(yīng)的離子方程式為：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O；C裝置稀硫酸是尾氣處理裝置吸收過量的氨氣，防止污染環(huán)境；
故答案為：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O；吸收從B裝置中的試管內(nèi)逸出的氨氣，減少對(duì)環(huán)境的污染；
（2）B裝置中的試管內(nèi)是溶有氨和氯化鈉的飽和溶液，通入二氧化碳?xì)怏w會(huì)發(fā)生反應(yīng)生成碳酸氫鈉和氯化銨，依據(jù)圖標(biāo)分析可知溫度越低，碳酸氫鈉的溶解度越小，所以溫度越低越有利于碳酸氫鈉的晶體析出；
故答案為：溫度越低碳酸氫鈉溶解度越小，便于析出；
（3）二氧化碳?xì)怏w中含有氯化氫氣體，通入后和氨氣反應(yīng)不能生成碳酸氫鈉，所以的不到碳酸氫鈉晶體，所以需要在A、B之間加一個(gè)洗氣裝置用飽和碳酸氫鈉溶液除去二氧化碳中的氯化氫氣體，
故答案為：A、B；飽和NaHCO₃溶液；除去CO₂中混有的HCl氣體；
（4）碳酸氫鈉在加熱的條件下生成碳酸鈉、水和二氧化碳，反應(yīng)為：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，有白色固體碳酸鈉剩余，碳酸氫銨（NH₄HCO₃）受熱分解，生成氨氣（NH₃）、二氧化碳和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NH₄HCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+CO₂↑+H₂O，無固體剩余，所以判斷該晶體是碳酸氫鈉晶體而不是碳酸氫銨晶體，方法為：取少量晶體置于試管中，在酒精燈上加熱使其充分反應(yīng)后，還有白色固體剩余，則晶體不是NH₄HCO₃，待試管冷卻后，向剩余固體中加入適量鹽酸，若反應(yīng)并產(chǎn)生大量氣泡，則晶體是NaHCO₃，而不是食鹽，
故答案為：取少量晶體置于試管中，在酒精燈上加熱使其充分反應(yīng)后，還有白色固體剩余，則晶體不是NH₄HCO₃，且待試管冷卻后，向剩余固體中加入適量鹽酸，若反應(yīng)并產(chǎn)生大量氣泡，則晶體是NaHCO₃，而不是食鹽；
（5）飽和食鹽水中含NaCl的質(zhì)量為5.85g，則設(shè)理論生成碳酸氫鈉為xg，
NH₃+CO₂+NaCl+H₂O═NH₄Cl+NaHCO₃（晶體），
                 58.5                           84
                 5.85g                           x
x=$\frac{84×5.85g}{58.5}$=8.4g，
實(shí)驗(yàn)后得到干燥的NaHCO₃晶體的質(zhì)量為5.4g，
則碳酸氫鈉的產(chǎn)率為$\frac{5.04g}{8.4g}$×100%=60%，
故答案為：60%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)，為高頻考點(diǎn)，把握制備實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)裝置的作用、物質(zhì)的性質(zhì)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾椋�注意�?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力及數(shù)據(jù)分析計(jì)算能力的訓(xùn)練，題目難度不大．