Question

6．我國化工專家侯德榜的“侯氏制堿法”曾為世界制堿工業(yè)作出了突出貢獻．以NaCl、NH₃、CO₂等為原料先制得NaHCO₃，進而生產出純堿．有關反應的化學方程式為：NH₃+CO₂+H₂O=NH₄HCO₃； NH₄HCO₃+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl；2NaHCO₃=Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O．
Ⅰ．原理分析
碳酸氫銨與飽和食鹽水反應，能析出碳酸氫鈉晶體的原因是c．
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，在溶液中首先結晶析出
Ⅱ．實驗探究
（1）一位同學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）．

回答下列有關問題：
a．乙裝置中的試劑是飽和碳酸氫鈉溶液；
b．丁裝置中稀硫酸的作用是吸收未反應的NH₃；
c．實驗結束后，分離出NaHCO₃晶體的操作是過濾（填分離操作的名稱）．
（2）另一位同學用圖中戊裝置（其他裝置未畫出）進行實驗．
a．實驗時，須先從a管通入NH₃氣體，再從b管中通入CO₂氣體．
b．有同學建議在戊裝置的b導管下端連接己裝置，理由是增大氣體與溶液接觸面積，提高CO₂吸收率．
（3）請再寫出一種實驗室制取少量碳酸氫鈉的方法：往燒堿溶液中通入過量CO₂（或往飽和Na₂CO₃溶液中通入CO₂過量等）．

Answer 1

分析 工業(yè)上侯氏制堿法是在飽和食鹽水中通入氨氣和二氧化碳，由于氨氣在水中的溶解度大，所以先通入氨氣，通入足量的氨氣后再通入二氧化碳，生成了碳酸氫鈉，由于碳酸氫鈉的溶解度較小，所以溶液中有碳酸氫鈉晶體析出，將碳酸氫鈉晶體加熱后得純堿碳酸鈉，
Ⅰ．依據(jù)題干中信息碳酸氫鈉溶解度相對較小分析，所以在飽和食鹽不通入氨氣和二氧化碳后，碳酸氫鈉晶體會析出；
（Ⅱ）（1）a．鹽酸是易揮發(fā)性酸，在制取二氧化碳時常會含有氯化氫氣體，要除去氯化氫可以用飽和碳酸氫鈉溶液，鹽酸與碳酸氫鈉反應生成二氧化碳，且二氧化碳在碳酸氫鈉溶液中溶解度很小，據(jù)此答題；
b．實驗過程中氨氣可能有剩余，稀硫酸能吸收氨氣；
c．分離固體與液體采用過濾的方法；
（2）a．根據(jù)氨氣易溶于水，從制取碳酸氫鈉時先要得到含氨的飽和食鹽水分析解答；
b．根據(jù)圖可知，裝置改動后反應物的接觸面積變大，提高了二氧化碳的吸收率；
（3）氫氧化鈉溶液里通入過量CO2生成碳酸氫鈉．

解答 解：工業(yè)上侯氏制堿法是在飽和食鹽水中通入氨氣和二氧化碳，由于氨氣在水中的溶解度大，所以先通入氨氣，通入足量的氨氣后再通入二氧化碳，生成了碳酸氫鈉，由于碳酸氫鈉的溶解度較小，所以溶液中有碳酸氫鈉晶體析出，將碳酸氫鈉晶體加熱后得純堿碳酸鈉，
Ⅰ．a．碳酸氫鈉易溶于水，故錯誤；
b．碳酸氫鈉受熱易分解，與其在溶液中首先結晶析出無關，故錯誤；
c．碳酸氫鈉的溶解度相對于氯化銨來說碳酸氫鈉的溶解度更小一些，所以在溶液中首先結晶析出，故正確；
故選c；
Ⅱ．（1）a．用鹽酸制取二氧化碳時，因鹽酸易揮發(fā)，所以，二氧化碳中常會含有氯化氫氣體，碳酸氫鈉能與鹽酸反應不與二氧化碳反應，所以通過碳酸氫鈉的溶液是可以除掉二氧化碳氣體中的氯化氫氣體，
故答案為：飽和碳酸氫鈉溶液；
b．實驗過程中氨氣可能有剩余，而稀硫酸能與氨氣反應，所以稀硫酸的作用是吸收末反應的NH₃，
故答案為：吸收未反應的NH₃；
c．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，
故答案為：過濾；
（2）a．制取碳酸氫鈉時先要得到含氨的飽和食鹽水，氨氣極易溶于水，二氧化碳能溶于水，所以應先通入氨氣，所以a端通入，從而保證了從b通入二氧化碳時，二氧化碳被充分反應，
故答案為：a；NH₃；b；CO₂；
b．裝置改動后反應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吸收率；
（3）碳酸鈉溶液里通過量的CO₂能生成碳酸氫鈉，在燒堿溶液里通入過量CO₂也能生成碳酸氫鈉，故答案為：往燒堿溶液中通入過量CO₂（或往飽和Na₂CO₃溶液中通入CO₂過量等）．

點評 本題主要考查“侯氏制堿法”的反應原理、設計制備實驗的設計，側重于學生的分析能力、實驗能力和計算能力的考查，注意把握實驗原理以及物質的性質，難度中等題．