Question

某化學(xué)小組模擬“侯氏制堿法”，以NaCl、NH₃、CO₂和水等為原料以及圖1所示裝置制取NaHCO₃，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：
NH₃+CO₂+H₂O+NaCl=NaHCO₃+NH₄Cl．然后再將NaHCO₃制成Na₂CO₃．
（1）裝置乙的作用是______．為防止污染空氣，尾氣中含有的______需要進(jìn)行吸收處理．
（2）由裝置丙中產(chǎn)生的NaHCO₃制取Na₂CO₃時，需要進(jìn)行的實驗操作有______、洗滌、灼燒．
（3）若在（2）中灼燒的時間較短，NaHCO₃將分解不完全，該小組對一份加熱了t₁min的NaHCO₃樣品的組成進(jìn)行了研究．取加熱了t₁min的NaHCO₃樣品29.6g 完全溶于水制成溶液，然后向此溶液中緩慢地滴加稀鹽酸，并不斷攪拌．隨著鹽酸的加入，溶液中有關(guān)離子的物質(zhì)的量的變化如圖2所示．則曲線c 對應(yīng)的溶液中的離子是______（填離子符號）；該樣品中NaHCO₃和Na₂CO₃的物質(zhì)的量之比是______．
（4）若取10.5g NaHCO₃固體，加熱了t₁min后，剩余固體的質(zhì)量為7.4g．如果把此剩余固體全部加入到200mL 1mol/L的鹽酸中，則充分反應(yīng)后溶液中H⁺的物質(zhì)的量濃度為______（設(shè)溶液體積變化忽略不計）．

Answer 1

解：（1）裝置甲是制備二氧化碳?xì)怏w的反應(yīng)裝置，生成的二氧化碳?xì)怏w中含有氯化氫氣體，對制備碳酸氫鈉有影響，裝置乙的作用是吸收氯化氫氣體；最后的尾氣中含有氨氣不能排放到空氣中，需要進(jìn)行尾氣吸收；
故答案為：吸收HCl；NH₃；
（2）由裝置丙中產(chǎn)生的NaHCO₃發(fā)生的反應(yīng)為，NH₃+CO₂+H₂O+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl；制取Na₂CO₃時需要過濾得到晶體，洗滌后加熱灼燒得到碳酸鈉；
故答案為：過濾；
（3）若在（2）中灼燒的時間較短，NaHCO₃將分解不完全，該小組對一份加熱了t₁min的NaHCO₃樣品的組成進(jìn)行了研究．取加熱了t₁min的NaHCO₃樣品29.6g 完全溶于水制成溶液，然后向此溶液中緩慢地滴加稀鹽酸，并不斷攪拌．隨著鹽酸的加入，發(fā)生反應(yīng) CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-； HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O；溶液中有關(guān)離子的物質(zhì)的量的變化為碳酸根離子減小，碳酸氫根離子濃度增大，當(dāng)碳酸根離子全部轉(zhuǎn)化為碳酸氫根離子，再滴入鹽酸和碳酸氫根離子反應(yīng)生成二氧化碳，碳酸氫根離子減小，所以c曲線表示的是碳酸氫根離子濃度變化；碳酸根離子濃度0.2mol/L；碳酸氫根離子濃度為0.1mol/L；樣品中NaHCO₃和Na₂CO₃的物質(zhì)的量之比是1：2；
故答案為：HCO₃^-； 1：2；
（4）若取10.5g NaHCO₃固體物質(zhì)的量==0.125mol，加熱了t₁min后，剩余固體的質(zhì)量為7.4g．依據(jù)化學(xué)方程式存在的質(zhì)量變化計算：
2NaHCO₃=Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O△m
2 1 62
0.1mol 0.05mol 10.5g-7.4g
反應(yīng)后NaHCO₃物質(zhì)的量=0.125mol-0.1mol=0.025mol；NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑；消耗氯化氫物質(zhì)的量0.025mol；
Na₂CO₃物質(zhì)的量=0.05mol，Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑，消耗氯化氫物質(zhì)的量0.1mol；
剩余氯化氫物質(zhì)的量=0.200L×1mol/L-0.025mol-0.1mol=0.075mol，剩余溶液中c（H⁺）==0.375mol/L
故答案為：0.375mol/L
分析：（1）裝置甲是制備二氧化碳，氣體中含有氯化氫氣體對后續(xù)實驗產(chǎn)生干擾，需要除去；尾氣中含有氨氣，不能排到空氣中，需要吸收；
（2）裝置丙中是氨化的飽和食鹽水中通入二氧化碳生成碳酸氫鈉晶體，通過過濾得到晶體洗滌灼燒得到碳酸鈉；
（3）混合物是碳酸鈉和碳酸氫鈉，滴入鹽酸發(fā)生反應(yīng)CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-； HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O；依據(jù)圖象分析碳酸根離子減小，碳酸氫根離子增多；
（4）依據(jù)反應(yīng)前后質(zhì)量變化是碳酸氫鈉分解的原因，依據(jù)反應(yīng)前后質(zhì)量變化計算反應(yīng)的碳酸氫鈉和生成的碳酸鈉，結(jié)合試樣質(zhì)量計算剩余碳酸氫鈉，計算得到混合物反應(yīng)消耗的氫離子得到；
點評：本題考查了 工業(yè)制純堿的原理分析，生產(chǎn)過程中的物質(zhì)變化，混合物成分的分析判斷和計算應(yīng)用，實驗過程分析，除雜操作，尾氣吸收，圖象定量分析判斷，題目難度中等．