Question

13．“侯氏制堿法”是我國化工行業(yè)歷史長河中一顆璀璨明珠．
Ⅰ純堿的制備：用如圖1裝置制取碳酸氫鈉，再間接制得純堿．
（1）裝置乙的作用是除去二氧化碳中混有的氯化氫氣體，其中水可以用飽和碳酸氫鈉溶液代替；
（2）裝置丙中反應(yīng)的化學(xué)方程式為NH₃•H₂O+CO₂+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（3）用裝置丙中產(chǎn)生的碳酸氫鈉制取純堿時，需要的實驗操作有：過濾、洗滌、灼燒．
（4）定量分析：測定純堿樣品純度
提供藥品：酚酞、甲基橙、0.1mol/LHCl溶液
實驗步驟：
①稱取樣品mg，溶于水形成100mL溶液；
②向溶液中滴加少量酚酞（或甲基橙）作指示劑，再向其中滴加鹽酸溶液至終點，消耗鹽酸VmL；
③計算：純堿樣品純度=0.0106V/m[或（0.0084V-m）/62m]．
Ⅱ某小組同學(xué)在0.1mol/LNaHCO₃溶液中滴加酚酞溶液1滴，溶液沒有什么變化，但加熱后顯淡紅色，加熱較長時間后冷卻，紅色不褪去．為探究原因，進(jìn)行了下列實驗：加熱0.1mol/LNaHCO₃溶液，測得溶液pH隨溫度變化的曲線，當(dāng)溫度恢復(fù)到 10℃，測得溶液  pH=11.5．
（5）依據(jù)圖象信息對下列問題做出合理猜測：
①AB段pH上升原因：HCO₃^-+H₂O≒H₂CO₃+OH^-，△H＞0，升溫促進(jìn)水解平衡正向移動，pH上升，
②BC段pH上升原因：2NaHCO₃?Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，溫度較高時，使得碳酸氫鈉受熱分解為碳酸鈉，溶液堿性增強(qiáng)；
（6）設(shè)計實驗對BC段pH上升的合理猜測進(jìn)行驗證（藥品任意選擇）：取回復(fù)至室溫的溶液少許，向其中滴加氯化鋇溶液，產(chǎn)生白色沉淀，說明猜測合理．

Answer 1

分析 測定碳酸鈉純度時要注意選用不同指示劑計算原理不同，用酚酞作指示劑時，鹽酸與碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸氫鈉即為終點，故樣品中含有碳酸氫鈉對實驗無影響，但選用甲基橙作指示劑，滴定終點呈酸性，則碳酸鈉、碳酸氫鈉均與鹽酸完全反應(yīng)，故需要考慮樣品中碳酸氫鈉的影響．

解答 解：（1）根據(jù)實驗可知，利用鹽酸與碳酸鈣反應(yīng)制備二氧化碳，故用水除去二氧化碳中混有的氯化氫氣體，除HCl也可以用飽和碳酸氫鈉溶液，
故答案為：除去二氧化碳中混有的氯化氫氣體；飽和碳酸氫鈉溶液；
（2）丙中利用碳酸氫鈉溶解度較小，反應(yīng)生成碳酸氫鈉沉淀，發(fā)生NH₃•H₂O+CO₂+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl，故答案為：NH₃•H₂O+CO₂+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（3）過濾、洗滌得到碳酸氫鈉固體，再灼燒生成碳酸鈉，故答案為：過濾、洗滌、灼燒；
（4）用鹽酸滴定碳酸鈉溶液，可以用酚酞或甲基橙作指示劑，若用酚酞作指示劑，在反應(yīng)生成NaHCO₃即為終點，消耗鹽酸為VmL，則碳酸鈉為0.0001Vmol，即0.0106V g．故其純度為0.0106V/m；若用甲基橙作指示劑，則反應(yīng)生成NaCl，1mol碳酸鈉消耗2mol鹽酸，樣品中含碳酸氫鈉也要與鹽酸反應(yīng)，則所含碳酸鈉為（0.0084V-m）/62g．故答案為：酚酞（或甲基橙）； 0.0106V/m[或（0.0084V-m）/62m]；
（5）AB段，酚酞變紅，說明堿性增強(qiáng)，因為加熱促進(jìn)碳酸氫鈉的水解，BC段，溫度較高時，碳酸氫鈉分解生成堿性更強(qiáng)的碳酸鈉溶液，
故答案為：①HCO₃^-+H₂O≒H₂CO₃+OH^-，△H＞0，升溫促進(jìn)水解平衡正向移動，pH上升；
②2NaHCO₃?Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，溫度較高時，使得碳酸氫鈉受熱分解為碳酸鈉，溶液堿性增強(qiáng)；
（6）要驗證BC的原因，即驗證是否有碳酸鈉生成即可，故可以用氯化鋇檢驗碳酸根的存在，故答案為：取回復(fù)至室溫的溶液少許，向其中滴加氯化鋇溶液，產(chǎn)生白色沉淀，說明猜測合理．

點評 本題考查了純堿的制備及純堿純度的測定，碳酸氫鈉溶液pH隨溫度變化的實驗探究．注意明確實驗裝置和實驗原理是解題的關(guān)鍵．試題難度中等．