Question

7．純堿是重要化工原料
Ⅰ．制備純堿
實驗室模擬侯氏制堿法的主要過程如下：
①20℃時，向濃氨水中通入足量的二氧化碳得到NH₄HCO₃、飽和溶液；
②向步驟①飽和溶液中加入食鹽細粒，并不斷攪拌，直到NaHCO₃結晶析出完畢；
③過濾，洗滌晶體，然后將晶體充分加熱，得到Na₂CO₃，同時生成的CO₂可以循環(huán)利用；
④向③的濾液中加入食鹽細粒，析出NH₄Cl晶體，過濾，得到NH₄Cl．
（1）步驟②加入食鹽后，會析出NaHCO₃固體的原因是相同溫度下，NaHCO₃溶解度小
（2）請寫出步驟③的化學方程式：2NaHCO₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．
（3）步驟③洗滌過濾所得晶體的原因是NaHCO₃表面有氯化銨溶液．
（4）請設計實驗證明NH₄Cl是銨態(tài)氮肥：

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	實驗結論

Ⅱ．測定純堿含量
測得純堿中常含有少量氯化鈉，現(xiàn)用如圖所示裝置來測定純堿樣品中碳酸鈉的質量分數(shù)（鐵架臺、鐵夾等固定用裝置已略去）．
實驗步驟如下：
①按圖連接裝置，并檢查氣密性；
②準確稱得盛有堿石灰（固體氫氧化鈉和生石灰的混合物）的干燥管D的質量為83.4g；
③準確稱得6.0g純堿樣品放入裝置B的廣口瓶中；
④打開裝置B的分液漏斗旋塞，緩緩滴入稀硫酸，至不再產(chǎn)生氣泡為止；
⑤打開彈簧夾，往試管A中緩緩鼓入空氣數(shù)分鐘，然后稱得干燥管D的總質量為85.6g．
試回答：
（5）鼓入空氣的目的是使B中產(chǎn)生的二氧化碳全部進入D中，裝置A中試劑X最適宜選用堿性溶液．
（6）若沒有C裝置，則會導致測定結果偏大（填“偏大”或“偏小”）．
（7）E裝置的作用是防止空氣中CO₂和水蒸氣進入D中．
（8）請根據(jù)實驗中測得的有關數(shù)據(jù)，純堿樣品中碳酸鈉的質量分數(shù)為88.3%（結果保留一位小數(shù) ）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)NaHCO₃固體的溶解度分析；
（2）根據(jù)③中晶體是NaHCO₃以及它的分解寫化學方程式；
（3）根據(jù)過濾所得晶體表面有其他溶液解答；
純堿是重要化工原料；
（4）根據(jù)氮肥的簡易鑒別方法：往氮肥中加入堿，有氨味的是含有氨的氮肥，無氨味的是尿素進行分析解答本題．
（5）根據(jù)裝置的特點及實驗目的，分析鼓入空氣這一操作的目的；根據(jù)實驗目的來分析裝置A中堿液的作用；
（6）評價裝置C對測定結果的影響；
（7）可以根據(jù)空氣中的成分來分析裝置E在整個裝置中所起到的作用；
（8）分析實驗前后裝置D質量變化，并由此質量差計算樣品中碳酸鈉的質量，求出樣品中碳酸鈉的質量分數(shù)；

解答 解：（1）相同溫度下NaHCO₃固體的溶解度更��；
（2）NaHCO₃分解的化學方程式為2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
（3）步驟③洗滌過濾所得晶體的原因NaHCO₃表面有氯化銨溶液；
（4）根據(jù)氮肥的簡易鑒別方法：往NH₄Cl中加入堿，有氨味的是銨態(tài)氮肥，
如果溶液中產(chǎn)生氣泡（或產(chǎn)生白色沉淀）則說明該化肥是K₂CO₃，否則不是K₂CO₃；
（5）為了減小實驗誤差而采取了鼓入空氣的方法，把殘留在裝置B中二氧化碳全部由D中堿石灰吸收，實驗結果更準確；
由題意可知我們是通過測定二氧化碳的質量來測定碳酸鈉的質量分數(shù)的，所以要排除空氣中的二氧化碳干擾實驗結果，而在A中裝了堿性溶液來吸收空氣中的二氧化碳；
（6）濃硫酸具有吸水性，在C裝置中吸收由B裝置排出氣體中混有的水蒸氣，若少了此裝置則會使氣體中的水蒸氣被D裝置中堿石灰吸收，而使測定質量偏大；
（7）如果D裝置直接與外界空氣相連通，則空氣中的水蒸氣和二氧化碳會進入D裝置而對測定結果產(chǎn)生影響，所以裝置E的作用則是防止空氣中水蒸氣和二氧化碳進入裝置D中；
（8）（5）反應中放出二氧化碳氣體的質量=85.6g-83.4g=2.2g
設放出2.2g二氧化碳消耗碳酸鈉的質量為x
Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106                     44
x                      2.2g
$\frac{106}{x}=\frac{44}{2.2g}$，解得   x=5.3g
純堿樣品Na₂CO₃的質量分數(shù)$\frac{5.3g}{6g}$×100%=88.3%
故答案為：（1）相同溫度下，NaHCO₃溶解度小；（2）2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；（3）NaHCO₃表面有氯化銨溶液；
（4）

取樣，溶解，加入適量的氫氧化鈉溶液

有刺激性氨味

是銨態(tài)氮肥

（5）使B中產(chǎn)生的二氧化碳全部進入D中；堿性溶液；
（6）偏大；
（7）防止空氣中CO₂和水蒸氣進入D中；
（8）88.3%．

點評 本題考查了侯氏制堿法的基本流程、反應的方程式、反應條件的控制、原料的循環(huán)利用，將化學反應方程式轉化為離子反應方程式時注意碳酸氫鈉不要寫成離子的形式，制堿方法的兩種常見方法為侯氏制堿法和索氏制堿法，反應的方程式和工藝流程等方面為�？疾榈臒狳c．