根據(jù)侯德榜制堿法原理并參考下表的數(shù)據(jù),實驗室制備純堿Na2CO3的主要步驟是:將配制好的飽和NaCl溶液倒入燒杯中加熱,控制溫度在30~35℃,攪拌下分批加入研細的NH4HCO3固體,加料完畢后,繼續(xù)保溫30分鐘,靜置、過濾得NaHCO3晶體.用少量蒸餾水洗滌除去雜質(zhì),抽干后,轉(zhuǎn)入蒸發(fā)皿中,灼燒2小時,制得Na2CO3固體.四種鹽在不同溫度下的溶解度(g/100g水)表①>35℃NH4HCO3會有分解
溫度溶解度鹽 0℃ 10℃ 20℃ 30℃ 40℃ 50℃ 60℃ 100℃
NaCl 35.7 35.8 36.0 36.3 36.6 37.0 37.3 39.8
NH4HCO3 11.9 15.8 21.0 27.0 -① - - -
NaHCO3 6.9 8.1 9.6 11.1 12.7 14.5 16.4 -
NH4Cl 29.4 33.3 37.2 41.4 45.8 50.4 55.3 77.3
請回答:
(1)反應(yīng)溫度控制在30~35℃,是因為若高于35℃,則
NH4HCO3分解
NH4HCO3分解
,若低于30℃,則
反應(yīng)速率降低
反應(yīng)速率降低
;為控制此溫度范圍,采取的加熱方法為
水浴加熱
水浴加熱
;
(2)加料完畢后,繼續(xù)保溫30分鐘,目的是
使反應(yīng)充分進行
使反應(yīng)充分進行
.靜置后只析出NaHCO3晶體的原因是
NaHCO3的溶解度最小
NaHCO3的溶解度最小
.用蒸餾水洗滌NaHCO3晶體的目的是除去
NaCl、NH4Cl、NH4HCO3
NaCl、NH4Cl、NH4HCO3
雜質(zhì)(以化學(xué)式表示);
(3)過濾所得的母液中含有
NaHCO3、NaCl、NH4Cl、NH4HCO3
NaHCO3、NaCl、NH4Cl、NH4HCO3
(以化學(xué)式表示),需加入
HCl
HCl
,并作進一步處理,使NaCl溶液循環(huán)使用,同時可回收NH4Cl;
(4)測試純堿產(chǎn)品中NaHCO3含量的方法是:準確稱取純堿樣品W g,放入錐形瓶中加蒸餾水溶解,加1~2滴酚酞指示劑,用物質(zhì)的量濃度為c(mol/L)的HCl溶液滴定至溶液由紅色到無色(指示CO32-+H+=HCO3-反應(yīng)的終點),所用HCl溶液體積為V1mL,再加1~2滴甲基橙指示劑,繼續(xù)用HCl溶液滴定至溶液由黃變橙,所用HCl溶液體積為V2 mL.寫出純堿樣品中NaHCO3質(zhì)量分數(shù)的計算式:NaHCO3(%)=
c(V2-V1)M
1000W
×100%
c(V2-V1)M
1000W
×100%
分析:(1)碳酸氫銨在低于30℃時分解較少,40℃時開始大量分解.若溫度過低,則反應(yīng)速率較慢.故反應(yīng)溫度控制在30-35℃之間為宜;水浴加熱是把要加熱的物質(zhì)放在水中,通過給水加熱達到給物質(zhì)加熱的效果.水浴加熱的優(yōu)點是避免了直接加熱造成的過度劇烈與溫度的不可控性,可以平穩(wěn)地加熱,水浴加熱的缺點是加熱溫度最高只能達到100度;
(2)加料完畢后,繼續(xù)保溫一段時間為使反應(yīng)充分進行,使反應(yīng)完全.物質(zhì)的溶解度,碳酸氫銨0℃時溶解度為11.3%;20℃時為21%;40℃時為35%.碳酸氫鈉30℃為11.1g,30℃時碳酸氫鈉的溶解度更小,故碳酸氫鈉先析出.用蒸餾水洗滌NaHCO3晶體中雜質(zhì),此反應(yīng)中雜質(zhì)為 NaCl、NH4Cl、NH4HCO3
(3)過濾除去析出的碳酸氫鈉后所得的母液主要成分為NaHCO3、NaCl、NH4Cl、NH4HCO3.加入鹽酸后,溶液中剩余的NaCl和NH4Cl,氯化鈉可以重復(fù)使用,氯化銨可以回收利用;
(4)加酚酞指示劑,指示CO32-+H+=HCO3-應(yīng)的終點,再加甲基橙指示劑,指示HCO3-+H+=CO2+H2O反應(yīng)的終點,樣品中含有的碳酸氫鈉反應(yīng)消耗鹽酸體積為(V2-V1 )mL,消耗鹽酸的物質(zhì)的量為c(V2-V1 )÷1000 mol,故碳酸氫鈉的物質(zhì)的量為c(V2-V1)÷1000 mol,以此來計算碳酸氫鈉的質(zhì)量分數(shù)為.
解答:解:(1)碳酸氫銨10~20℃時,不易分解,30℃時開始大量分解.若溫度過低,則反應(yīng)速率較慢.故反應(yīng)溫度控制在30-35℃之間為宜.水浴加熱是把要加熱的物質(zhì)放在水中,通過給水加熱達到給物質(zhì)加熱的效果.一般都是把要反應(yīng)的物質(zhì)放在試管中,再把試管放在裝有水的燒杯中,再在燒杯中插一根溫度計,可以控制反應(yīng)溫度.水浴加熱的優(yōu)點是避免了直接加熱造成的過度劇烈與溫度的不可控性,可以平穩(wěn)地加熱,許多反應(yīng)需要嚴格的溫度控制,就需要水浴加熱.水浴加熱的缺點是加熱溫度最高只能達到100度.
故答案為:NH4HCO3分解;反應(yīng)速率降低;水浴加熱;
(2)加料完畢后,繼續(xù)保溫30分鐘,可以使反應(yīng)充分進行,使反應(yīng)完全.碳酸氫銨0℃時溶解度為11.3%;20℃時為21%;40℃時為35%.碳酸氫鈉0℃溶解度為6.9 g,5℃為7.45 g,
10℃為8.15 g,15℃為8.85 g,20℃為9.6 g,25℃為10.35 g,30℃為11.1g,35℃為11.9 g,40℃為12.7 g,45℃為13.55 g,50℃為14.45 g,55℃為15.4g,60℃為16.4g.30℃時碳酸氫鈉的溶解度更小,故碳酸氫鈉先析出.用蒸餾水洗滌NaHCO3晶體的目的是為了除去雜質(zhì),此反應(yīng)中雜質(zhì)為 NaCl、NH4Cl、NH4HCO3
故答案為:使反應(yīng)充分進行;NaHCO3的溶解度最;NaCl、NH4Cl、NH4HCO3;
(3)過濾除去析出的碳酸氫鈉,溶液中還有部分碳酸氫鈉未析出,還有溶解在溶液中的NaCl、NH4Cl、NH4HCO3,所得的母液主要成分為NaHCO3、NaCl、NH4Cl、NH4HCO3.加入鹽酸后,碳酸氫鈉轉(zhuǎn)化為氯化鈉,碳酸氫銨轉(zhuǎn)化為氯化銨,這時溶液中的NaCl溶液循環(huán)使用,同時可回收NH4Cl.
故答案為:NaHCO3、NaCl、NH4Cl、NH4HCO3;HCl;
(4)加酚酞指示劑,用物質(zhì)的量濃度為c(mol/L)的HCl溶液滴定至溶液由紅色到無色,指示CO32-+H+=HCO3-反應(yīng)的終點,所用HCl溶液體積為V1mL;再加甲基橙指示劑,繼續(xù)用HCl溶液滴定至溶液由黃變橙,指示HCO3-+H+=CO2+H2O反應(yīng)的終點,所用HCl溶液體積為V2 mL.上述的兩個離子方程式為①CO32-+H+=HCO3-②HCO3-+H+=CO2+H2O,故樣品中含有的碳酸氫鈉反應(yīng)消耗鹽酸體積為(V2-V1 )mL,消耗鹽酸的物質(zhì)的量為c(V2-V1 )÷1000 mol,故碳酸氫鈉的物質(zhì)的量為c(V2-V1)÷1000 mol,碳酸氫鈉的質(zhì)量為c(V2-V1 )M÷1000 g,碳酸氫鈉的質(zhì)量分數(shù)為
c(V2-V1 )M
1000W
×100%,
故答案為:
c(V2-V1 )M
1000W
×100%.
點評:本題考查學(xué)生根據(jù)侯氏制堿法的基本過程進行解題,學(xué)生能利用各種物質(zhì)常見的溶解度和物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)來計算是解題的關(guān)鍵,難度稍大.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

某研究性學(xué)習(xí)小組根據(jù)侯德榜制堿法原理并參考下表有關(guān)物質(zhì)溶解度(g/100g水)數(shù)據(jù),以飽和NaCl溶液與研細的NH4HCO3為原料,設(shè)計實驗經(jīng)兩步反應(yīng)制備純堿.
物質(zhì) 0℃ 10℃ 20℃ 30℃ 40℃ 50℃ 60℃ 100℃
NaCl 35.7 35.8 36.0 36.3 36.6 37.0 37.3 39.8
NH4HCO3 11.9 15.8 21.0 27.0 35℃以上分解
NaHCO3 6.9 8.1 9.6 11.1 12.7 14.5 16.4 -
NH4Cl 29.4 33.3 37.2 41.4 45.8 50.4 55.3 77.3
下列有關(guān)說法中,正確的是( 。
A、第一、二步反應(yīng)的基本類型為化合反應(yīng)、分解反應(yīng)
B、第一、二步反應(yīng)之間的主要實驗操作是過濾、洗滌
C、第一步反應(yīng)控制溫度高于30℃目的是提高反應(yīng)產(chǎn)率
D、反應(yīng)液加鹽酸處理可使NaCl循環(huán)使用并回收NH4Cl

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解

根據(jù)侯德榜制堿法原理并參考下表的數(shù)據(jù),實驗室制備純堿Na2CO3的主要步驟是:將配制好的飽和NaCl溶液倒入燒杯中加熱,控制溫度在30—35 ℃,攪拌下分批加入研細的NH4HCO3固體,加料完畢后,繼續(xù)保溫30分鐘,靜置、過濾得NaHCO3晶體。用少量蒸餾水洗滌除去雜質(zhì),抽干后,轉(zhuǎn)入蒸發(fā)皿中,灼燒2小時,制得Na2CO3固體。

四種鹽在不同溫度下的溶解度(g/100 g水)表

溫度

溶解度

0 ℃

10 ℃

20 ℃

30 ℃

40 ℃

50 ℃

60 ℃

100 ℃

NaCl

35.7

35.8

36.0

36.3

36.6

37.0

37.3

39.8

NH4HCO3

11.9

15.8

21.0

27.0

—①

NaHCO3

6.9

8.1

9.6

11.1

12.7

14.5

16.4

NH4Cl

29.4

33.3

37.2

41.4

45.8

50.4

55.3

77.3

①>35 ℃NH4HCO3會分解

請回答:

(1)反應(yīng)溫度控制在30—35 ℃,是因為若高于35 ℃,則_______________,若低于30 ℃,則_________________;為控制此溫度范圍,采取的加熱方法為_______________________。

(2)加料完畢后,繼續(xù)保溫30分鐘,目的是____________________。靜置后只析出NaHCO3晶體的原因是__________________。用蒸餾水洗滌NaHCO3晶體的目的是除去_______________雜質(zhì)(以化學(xué)式表示)。

(3)過濾所得母液中含有_____________(以化學(xué)式表示),需加入_______________,并作進一步處理,使NaCl溶液循環(huán)使用,同時可回收NH4Cl。

(4)測試純堿產(chǎn)品中NaHCO3含水量的方法是:準確稱取純堿樣品W g,放入錐形瓶中加蒸餾水溶解,加1—2滴酚酞指示劑,用物質(zhì)的量濃度為c(mol·L-1)的HCl溶液滴定至溶液由紅色到無色(指示+H+反應(yīng)的終點),所用HCl溶液體積為V1 mL,再加1—2滴甲基橙指示劑,繼續(xù)用HCl溶液滴定至溶液由黃變橙,所用HCl溶液總體積為V2mL。寫出純堿樣品中NaHCO3質(zhì)量分數(shù)的計算式:

NaHCO3(%)=___________________________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

我國化學(xué)家侯德榜根據(jù)NaHCO3的溶解度比NaCl、Na2CO3、NH4Cl都小的性質(zhì),運用NaCl+CO2+NH3+H2ONaHCO3↓+NH4Cl等反應(yīng)原理,發(fā)明了“侯氏制堿法”。

根據(jù)侯德榜制堿法原理,實驗室用食鹽、氨水、大理石、鹽酸制取碳酸鈉。其實驗過程如下:①配制含氨的氯化鈉飽和溶液;②用石灰石和稀鹽酸制取純凈的CO2;③將CO2通入NaCl的氨溶液中,得到碳酸氫鈉晶體;④過濾,冷水洗滌沉淀;⑤焙燒NaHCO3得到Na2CO3。

試回答下列問題:

(1)某學(xué)生將實驗步驟①②③設(shè)計成下圖所示的裝置:

                

洗氣瓶B中的液體是_________,燒杯C中的液體是_________。裝置A中的離子方程式是____________________________________。

(2)實驗步驟④中過濾操作要求做到“一貼、二低、三靠”,其具體含義是:

一貼:_____________________________________________;

二低:_____________________________________________;

三靠:_____________________________________________。

洗滌沉淀的目的是___________________________________________________________。

(3)該學(xué)生設(shè)計下圖所示裝置進行NaHCO3的分解,并證實產(chǎn)物中有CO2產(chǎn)生。

                     

①試管中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是:____________________________________。

②指出該學(xué)生設(shè)計的裝置圖的錯誤之處,并改正(文字說明即可)。

③停止加熱時應(yīng)該怎樣操作,為什么?

④燒杯中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是:____________________________________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解

根據(jù)侯德榜制堿法原理并參考下表的數(shù)據(jù),實驗室制備純堿Na2CO3的主要步驟是:將配制好的飽和NaCl溶液倒入燒杯中加熱,控制溫度在30—35 ℃,攪拌下分批加入研細的NH4HCO3固體,加料完畢后,繼續(xù)保溫30分鐘,靜置、過濾得NaHCO3晶體。用少量蒸餾水洗滌除去雜質(zhì),抽干后,轉(zhuǎn)入蒸發(fā)皿中,灼燒2小時,制得Na2CO3固體。

四種鹽在不同溫度下的溶解度(g/100 g水)表

溫度

溶解度

0 ℃

10 ℃

20 ℃

30 ℃

40 ℃

50 ℃

60 ℃

100 ℃

NaCl

35.7

35.8

36.0

36.3

36.6

37.0

37.3

39.8

NH4HCO3

11.9

15.8

21.0

27.0

—①

NaHCO3

6.9

8.1

9.6

11.1

12.7

14.5

16.4

NH4C

l29.4

33.3

37.2

41.4

45.8

50.4

55.3

77.3

①>35℃  NH4HCO3會有分解

請回答:

(1)反應(yīng)溫度控制在30—35 ℃,是因為若高于35 ℃,則__________________________,若低于30 ℃,則______________________________________;為控制此溫度范圍,采取的加熱方法為__________________________________________________________。

(2)加料完畢后,繼續(xù)保溫30分鐘,目的是______________________________________。靜置后只析出NaHCO3晶體的原因是___________________________________________。用蒸餾水洗滌NaHCO3晶體的目的是除去_______________________________________雜質(zhì)(以化學(xué)式表示)。

(3)過濾所得的母液中含有______________________________________(以化學(xué)式表示),需加入___________________,并作進一步處理,使NaCl溶液循環(huán)使用,同時可回收NH4Cl。

(4)測試純堿產(chǎn)品中NaHCO3含量的方法是:準確稱取純堿樣品W g,放入錐形瓶中加蒸餾水溶解,加1—2滴酚酞指示劑,用物質(zhì)的量濃度為c( mol·L-1)的HCl溶液滴定至溶液由紅色到無色(指示+H+====反應(yīng)的終點),所用HCl溶液體積為V1 mL,再加1—2滴甲基橙指示劑,繼續(xù)用HCl溶液滴定至溶液由黃變橙,所用HCl溶液總體積為V2 mL。寫出純堿樣品中NaHCO3質(zhì)量分數(shù)的計算式:

w(NaHCO3)=___________________。

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