Question

10．實驗室欲制取少量NaHCO₃與NH₄Cl．實驗步驟如下：

（1）步驟I、III中需用到氨氣，下列裝置可用于實驗室制氨氣的是b、d．（填序號）
（2）寫出步驟I中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl．
若用圖1裝置進行該沉淀反應(yīng)．實驗時，須先從a（填“a”、“b”或“c”）管通入氨氣氣體．

（3）步驟III向濾液中通入氨氣，加入細小食鹽顆粒，可使NH₄Cl晶體單獨結(jié)晶析出．
①此處通入氨氣的作用是ac．
a．增大NH₄⁺的濃度，使NH₄Cl更多地析出
b．使NaHCO₃更多地析出
c．使NaHCO₃轉(zhuǎn)化為Na₂CO₃，提高析出的NH₄Cl純度
②已知四種相關(guān)物質(zhì)不同溫度下的溶解度曲線如圖2所示．結(jié)晶時宜采用降溫結(jié)晶（填“蒸發(fā)結(jié)晶”或“降溫結(jié)晶”）．
③有人設(shè)計了如圖3所示的裝置來驗證所得的晶體中含有NH₄⁺．具體操作：取少量晶體于硬質(zhì)試管，對晶體部位加熱．并在A（填“A”或“B”）處放置濕潤紅色石蕊試紙試紙，觀察現(xiàn)象．
（4）請按提示完成NaHCO₃含量分析的實驗設(shè)計．試劑：鹽酸、澄清石灰水、氫氧化鋇溶液、蒸餾水；儀器：電子天平、燒杯、漏斗、玻璃棒、干燥器等
①準確稱量樣品溶于水，加入加入足量Ba（OH）₂溶液．
②過濾、洗滌、烘干，冷卻、稱量，并進行恒重操作（寫操作名稱）．
③計算．若數(shù)據(jù)處理時將所得固體質(zhì)量1.977g錯看為1.971g，由此產(chǎn)生的相對誤差為-0.3%．

Answer 1

分析 在飽和氯化鈉溶液中通入氨氣和二氧化碳可得到碳酸氫鈉沉淀和氯化銨溶液，過濾得沉淀物為碳酸氫鈉，經(jīng)洗滌、干燥得碳酸氫鈉固體，濾液中主要溶質(zhì)為氯化銨，再加入氯化鈉和通入氨氣，將溶液降溫結(jié)晶可得氯化銨晶體，
（1）實驗室制氨氣可以用氯化銨固體和氫氧化鈣加熱，也可以用濃氨水加熱，據(jù)此選擇裝置；
（2）步驟I中氯化鈉、水、氨氣和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸氫鈉、氯化銨，由于氨氣在水中溶解度較大，所以先通氨氣，氨氣易溶于水，所以要注意防止倒吸；
（3）步驟III是向氯化銨溶液中通入氨氣，可以增大NH₄⁺的濃度，使NH₄Cl更多地析出，同時使NaHCO₃轉(zhuǎn)化為Na₂CO₃，提高析出的NH₄Cl純度，由于氯化銨的溶解度受溫度影響較大，所以要從氯化銨溶液中獲得氯化銨固體可以用降溫結(jié)晶的方法，氯化銨受熱分解生成氨氣，可以用濕潤紅色石蕊試紙檢驗；
（4）實驗中測定NaHCO₃含量，可以將NaHCO₃溶解在水中得到溶液，在溶液中加入足量的氫氧化鋇溶液，根據(jù)產(chǎn)生碳酸鋇的質(zhì)量可確定樣品中碳酸氫鈉的質(zhì)量，進而計算出碳酸氫鈉的質(zhì)量分數(shù)，為了準確稱量所得碳酸鋇沉淀的質(zhì)量，對沉淀在過濾、洗滌、烘干，冷卻、稱量后要進行恒重操作，據(jù)此答題；

解答 解：在飽和氯化鈉溶液中通入氨氣和二氧化碳可得到碳酸氫鈉沉淀和氯化銨溶液，過濾得沉淀物為碳酸氫鈉，經(jīng)洗滌、干燥得碳酸氫鈉固體，濾液中主要溶質(zhì)為氯化銨，再加入氯化鈉和通入氨氣，將溶液降溫結(jié)晶可得氯化銨晶體，
（1）實驗室制氨氣可以用氯化銨固體和氫氧化鈣加熱，用固、固加熱的裝置，也可以用濃氨水加熱，用液體加熱的裝置，故選b、d；
（2）步驟I中氯化鈉、水、氨氣和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸氫鈉、氯化銨，反應(yīng)方程式為NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl，由于氨氣在水中溶解度較大，所以先通氨氣，氨氣易溶于水，所以要注意防止倒吸，所以從b管通入，
故答案為：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl；b；氨氣；
（3）步驟III是向氯化銨溶液中通入氨氣，可以增大NH₄⁺的濃度，使NH₄Cl更多地析出，同時使NaHCO₃轉(zhuǎn)化為Na₂CO₃，提高析出的NH₄Cl純度，由于氯化銨的溶解度受溫度影響較大，所以要從氯化銨溶液中獲得氯化銨固體可以用降溫結(jié)晶的方法，氯化銨受熱分解生成氨氣，可以用濕潤紅色石蕊試紙檢驗，
①根據(jù)上面的分析可知，通入氨氣的作用是增大NH₄⁺的濃度，使NH₄Cl更多地析出、使NaHCO₃轉(zhuǎn)化為Na₂CO₃，提高析出的NH₄Cl純度，故選ac；
②由于氯化銨的溶解度受溫度影響較大，所以要從氯化銨溶液中獲得氯化銨固體可以用降溫結(jié)晶的方法，
故答案為：降溫結(jié)晶；
③根據(jù)上面的分析可知，驗證所得的晶體中含有NH₄⁺的具體操作是取少量晶體于硬質(zhì)試管，對晶體部位加熱．并在A  處放置濕潤紅色石蕊試紙試紙，觀察現(xiàn)象，
故答案為：A；濕潤紅色石蕊試紙；
（4）實驗中測定NaHCO₃含量，可以將NaHCO₃溶解在水中得到溶液，在溶液中加入足量的氫氧化鋇溶液，根據(jù)產(chǎn)生碳酸鋇的質(zhì)量可確定樣品中碳酸氫鈉的質(zhì)量，進而計算出碳酸氫鈉的質(zhì)量分數(shù)，為了準確稱量所得碳酸鋇沉淀的質(zhì)量，對沉淀在過濾、洗滌、烘干，冷卻、稱量后要進行恒重操作，
①根據(jù)上面的實驗步驟可知，將準確稱量樣品溶于水，加入足量Ba（OH）₂溶液，
故答案為：準確稱量樣品；加入足量Ba（OH）₂溶液；
②過濾、洗滌、烘干，冷卻、稱量，并進行恒重操作，
故答案為：恒重；
③若數(shù)據(jù)處理時將所得固體質(zhì)量1.977g錯看為1.971g，則由此產(chǎn)生的相對誤差為$\frac{1.971g-1.977g}{1.977g}$×100%=-0.3%，
故答案為：-0.3%．

點評 本題是利用侯氏制堿法的原理考查了實驗基本操作和實驗原理分析，難度不大，答題時要注意對實驗原理的理解與應(yīng)用．