Question

【題目】Na2CO3是重要的化工原料，工業(yè)上采用NH3、CO2、NaCl為原料來制備。某興趣小組用NH4HCO3固體替換NH3和CO2，按照下列流程在實驗室模擬制備Na2CO3。

完成下列填空：

（1）步驟1中，為控制反應溫度在30～35℃，應選用的加熱方式是_______________；實驗前NH4HCO3固體須在____________里（填儀器名稱）磨成粉末，且加入時要不斷攪拌，這些操作的目的是_____________________________________________________________。

（2）步驟3中，使用飽和NaHCO3溶液洗滌白色固體的原因是____________________________。

（3）步驟4中，恒溫爐內發(fā)生的化學反應為______________________________（書寫化學方程式）。

為檢驗產品純度，該小組按如下流程操作：

（4）判斷操作II中滴加Ba(OH)2溶液是否過量的方法是___________________________________。

（5）若樣品中雜質不與Ba(OH)2反應，則Na2CO3的質量分數為____________（小數點后保留兩位）。

（6）若樣品中所含雜質是NaHCO3、NaCl中的一種或兩種，①如何確定樣品中是否含有NaCl，設計實驗方案_________________________________________________________________。

②有同學認為，根據上述實驗數據就可以判斷出樣品中一定含有NaCl，無需再實驗檢驗，判斷的理由是____________________________________________________________________________________。

Answer 1

【答案】水浴加熱 研缽 使反應物充分接觸 NaHCO3固體在飽和NaHCO3溶液中不能溶解，用其洗滌可以減少產品的損失 2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑ 靜置，向上層清液中滴加Ba(OH)2溶液，無沉淀生成則過量 0.98 取樣，將樣品溶于水，向其中滴加硝酸至無氣泡產生，再滴加硝酸銀，有白色沉淀生成，則含有NaCl； 通過BaCO3沉淀的質量計算樣品中含Na2CO3或含Na2CO3、NaHCO3的質量均小于0.530g，所以其中一定含NaCl。

【解析】

(1)反應溫度在30～35℃，小于100℃時可采用水浴加熱；研碎固體通常用研缽；

(2)碳酸氫鈉溶解度小于碳酸氫銨，則白色固體為NaHCO3，用飽和碳酸氫鈉溶液可減少碳酸氫鈉的損失；

(3)步驟4為碳酸氫鈉加熱分解生成碳酸鈉、二氧化碳和水；

(4)取少量上層溶液，加入氫氧化鋇溶液，根據是否生成沉淀分析；

(5)根據關系式Ba(OH)2～BaCO3～Na2CO3計算；

(6)①先加入過量稀硝酸，然后加入硝酸銀溶液，根據是否有沉淀生成可檢驗是否含有氯化鈉；

②利用極值法，若0.530g完全為碳酸鈉或碳酸氫鈉，計算出生成碳酸鋇沉淀的量，根據計算結果分析。

(1)步驟1中，為控制反應溫度在30～35℃，為了得到較穩(wěn)定的溫度，可以采用水浴加熱的方法；實驗研碎NH4HCO3固體須在研缽中進行；研碎固體和不斷攪拌，都可以使反應物充分接觸，加快反應速率；

(2)NaHCO3的溶解度小于NH4HCO3，得到的白色固體為NaHCO3，由于NaHCO3固體在飽和NaHCO3溶液中不能溶解，為了除去碳酸氫鈉表明的雜質，且減少碳酸氫鈉的損失，可用飽和NaHCO3溶液洗滌；

(3)白色固體為碳酸氫鈉，碳酸氫鈉不穩(wěn)定，加熱分解生成碳酸鈉，反應方程式為：2NaHCO3Na2CO3+CO2↑H2O；

(4)操作Ⅱ中滴加Ba(OH)2溶液是否過量的方法是：靜置，向上層清液中滴加Ba(OH)2溶液，無沉淀生成則過量；

(5)n(BaCO3)＝≈0.00490mol，根據關系式Ba(OH)2～BaCO3～Na2CO3可知，n(Na2CO3)＝n(BaCO3)＝0.00490mol，樣品中Na2CO3的質量分數為：＝0.98；

(6)①確定樣品中是否含有NaCl的實驗方案為：取樣，將樣品溶于水，向其中滴加稀硝酸至不再產生氣泡，再滴加硝酸銀，有白色沉淀生成，則含有NaCl，否則不含；

②若0.530g完全為Na2CO3，根據碳原子守恒n(BaCO3)＝n(Na2CO3)＝＝0.005mol＞0.00490mol；若若0.530g完全為NaHCO3，根據碳原子守恒n(BaCO3)＝n(Na2CO3)＝≈0.0063mol＞0.00490mol，所以樣品中一定含有NaCl。