Question

【題目】我國(guó)化工專家侯德榜的“侯氏制堿法”曾為世界制堿工業(yè)做出了突出貢獻(xiàn)，他以飽和食鹽水、NH3、CO2為原料先制得NaHCO3，進(jìn)而生產(chǎn)出純堿。回答下列問(wèn)題：

某探究活動(dòng)小組根據(jù)上述制堿原理，進(jìn)行碳酸氫鈉的制備實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們按各自設(shè)計(jì)方案實(shí)驗(yàn)。一位同學(xué)將二氧化碳?xì)怏w通入含氨的飽和食鹽水中制備碳酸氫鈉，實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示(圖中夾持、固定用的儀器未畫(huà)出)。

（1）裝置甲中用稀鹽酸與CaCO3反應(yīng)制備CO2，發(fā)現(xiàn)CaCO3與試管內(nèi)的稀鹽酸不能接觸，在加稀鹽酸時(shí)，發(fā)現(xiàn)試劑瓶中的稀鹽酸已用完，為使反應(yīng)能順利進(jìn)行，可向長(zhǎng)頸漏斗中加入的試劑是______________。

A.H2SO4溶液 B.CCl4 C.苯 D.稀硝酸

（2）乙裝置中的試劑是______________；丁裝置中稀硫酸的作用是______________。

（3）另一位同學(xué)用圖中戊裝置(其他裝置未畫(huà)出)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)時(shí)，須先從______________管通入 __________氣體。

（4）有同學(xué)建議在戊裝置的b管下端連接己裝置，理由是______________ 。

（5）下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/100 g水)：

	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)分析丙、戊裝置中使用冷卻水或者冰水的原因：______________。

（6）根據(jù)侯氏制堿原理制備少量NaHCO3的實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)制取氨氣、制取NaHCO3、分離NaHCO3、干燥NaHCO3四個(gè)步驟，下列圖示裝置和原理能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?/span>______________。

（7）該小組同學(xué)為了測(cè)定丙中所得晶體的碳酸氫鈉的純度(假設(shè)晶體中不含碳酸鹽雜質(zhì))，將晶體充分干燥后，稱量質(zhì)量為w g。再將晶體加熱到質(zhì)量不再變化時(shí)，稱量所得粉末質(zhì)量為m g。然后進(jìn)行下圖所示實(shí)驗(yàn)：

①在操作Ⅱ中，為了判斷加入氯化鈣溶液是否過(guò)量，其中正確的是 ______________ (填字母)。

a.在加入氯化鈣溶液后，振蕩、靜置，向溶液中繼續(xù)加入少量氯化鈣溶液

b.在加入氯化鈣溶液后，振蕩、靜置，向溶液中再加入少量碳酸鈉溶液

c.在加入氯化鈣溶液后，振蕩、靜置，取上層清液再加入少量碳酸鈉溶液

②所得晶體中碳酸氫鈉的純度為______________。

Answer 1

【答案】BD飽和NaHCO3溶液吸收未反應(yīng)揮發(fā)出的NH3aNH3增大氣體與溶液接觸面積，提高CO2 吸收率溫度越低碳酸氫鈉的溶解度越小，便于析出Ca

【解析】

（1）CaCO3與硫酸反應(yīng)生成硫酸鈣微溶，阻止反應(yīng)進(jìn)行；苯的密度比水小，不溶于水，在鹽酸溶液的上層，鹽酸仍然不能與碳酸鈣接觸，起不到作用；四氯化碳密度比水大，不溶于水，鹽酸在四氯化碳溶液上層，能夠與碳酸鈣接觸；增加了硝酸的量，硝酸也能和碳酸鈣反應(yīng)生成二氧化碳；據(jù)以上分析解答。

（2）A中制得的CO2中混有HCl，需要利用B裝置除去CO2中的HCl；硫酸可以吸收多余的氨氣。

（3）氨氣極易溶解于水，易產(chǎn)生倒吸。

（4）多孔球泡的使用，增大氣體與溶液接觸面積，提高CO2 吸收率。

（5）溫度越低，碳酸氫鈉的溶解度越小，易與析出。

（6）A項(xiàng)，加熱氯化銨制取氨氣，生成的氨氣與氯化氫會(huì)重新生成氯化銨固體；B項(xiàng)，二氧化碳?xì)怏w應(yīng)該長(zhǎng)管進(jìn)氣，短管出氣；C項(xiàng)，分離沉淀出的碳酸氫鈉，用過(guò)濾的方法；D項(xiàng)，碳酸氫鈉受熱易分解，不能通過(guò)直接加熱來(lái)干燥。

（7）①為判斷滴加的氯化鈣溶液過(guò)量，可在加入氯化鈣溶液后，振蕩、靜置，取上層清液再加入少量氯化鈣溶液看是否有沉淀生成。

②將晶體充分干燥后，稱量質(zhì)量為wg，此時(shí)為碳酸氫鈉粗品質(zhì)量，操作1將晶體加熱到質(zhì)量不再變化時(shí)，所得粉末為碳酸鈉和雜質(zhì)，然后溶解，加入氯化鈣溶液，氯化鈣跟碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸鈣，將生成的碳酸鈣過(guò)濾、洗滌、干燥，稱量為n g，根據(jù)關(guān)系式2NaHCO3--CaCO3可求出純碳酸氫鈉的質(zhì)量，然后計(jì)算純度。

（1）A.CaCO3與硫酸反應(yīng)生成硫酸鈣微溶，阻止反應(yīng)進(jìn)行，不可取；B.四氯化碳密度比水大，不溶于水，因此可以加入四氯化碳，鹽酸就會(huì)在四氯化碳溶液上層，能夠與碳酸鈣接觸；C.苯的密度比水小，不溶于水，在鹽酸溶液的上層，鹽酸仍然不能與碳酸鈣接觸，起不到作用；D.增加了硝酸的量，硝酸也能和碳酸鈣反應(yīng)生成二氧化碳；因此為使反應(yīng)能順利進(jìn)行，可向長(zhǎng)頸漏斗中加入的試劑是四氯化碳和硝酸；正確選項(xiàng)BD。

（2）鹽酸具有揮發(fā)性，氯化氫對(duì)后續(xù)反應(yīng)有影響，因此混合氣體在通過(guò)飽和碳酸氫鈉溶液后，既除去了氯化氫，又增加了二氧化碳?xì)怏w的量；丁裝置中，可以將反應(yīng)后多余的氨氣可以被硫酸吸收；正確答案：飽和NaHCO3溶液；吸收未反應(yīng)揮發(fā)出的NH3。

（3）氨氣極易溶解于水，為防止倒吸，實(shí)驗(yàn)時(shí)，須先從a管通入氨氣，形成堿性溶液；正確答案：a ；NH3。

（4）己裝置為多孔球泡，增大氣體與溶液接觸面積，提高CO2 吸收率；正確答案：增大氣體與溶液接觸面積，提高CO2 吸收率。

（5）通過(guò)圖表信息可知，溫度越低，碳酸氫鈉的溶解度越小，且比氯化銨和氯化鈉都低，因此便于碳酸氫鈉的析出；正確答案：溫度越低碳酸氫鈉的溶解度越小，便于析出。

（6）A項(xiàng)，加熱氯化銨制取氨氣，生成的氨氣與氯化氫會(huì)重新生成氯化銨固體，所以一般用加熱銨鹽與堿的混合物制氨氣，故不選A項(xiàng)；B項(xiàng)，二氧化碳?xì)怏w應(yīng)該長(zhǎng)管進(jìn)氣，短管出氣，故不選B項(xiàng)；C項(xiàng)，分離沉淀出的碳酸氫鈉，用過(guò)濾的方法，且該實(shí)驗(yàn)操作正確，故選C項(xiàng)；D項(xiàng)，碳酸氫鈉受熱易分解，所以不能通過(guò)直接加熱來(lái)干燥，且加熱固態(tài)需要使用坩堝，不能用燒杯加熱，故不選D項(xiàng)；正確選項(xiàng)C。

（7）①氯化鈣與碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸鈣和氯化鈉，如果碳酸鈉反應(yīng)完全，可取上層清液再加入少量氯化鈣溶液，如果沒(méi)有沉淀生成，沉淀完全；正確答案：a。

②反應(yīng)的化學(xué)方程式為①2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O，②Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+H2O+2NaCl，得到的碳酸鈣需要經(jīng)過(guò)過(guò)濾、洗滌、干燥后方可稱量；設(shè)樣品中碳酸氫鈉的質(zhì)量為x，由上兩式可得關(guān)系式：2NaHCO3--CaCO3；據(jù)此列方程：84×2/x=100/n,解得x=168 n/100g，所以碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x/w×100%=168 n/100 w×100%=；正確答案：。