Question

20．工業(yè)以NaCl、NH₃、CO₂等為原料先制得NaHCO₃，進(jìn)而生產(chǎn)出純堿．有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NH₃+CO₂+H₂O     NH₄HCO₃；   
NH₄HCO₃+NaCl  NaHCO₃↓+NH₄Cl；2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O 
（1）碳酸氫銨與飽和食鹽水反應(yīng)，能析出碳酸氫鈉晶體的原因是C（填字母標(biāo)號(hào)）．
a．碳酸氫鈉難溶于水             
b．碳酸氫鈉受熱易分解
c．碳酸氫鈉的溶解度相對(duì)較小，所以在溶液中首先結(jié)晶析出
d．碳酸氫鈉的穩(wěn)定性大于碳酸鈉
（2）某活動(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)．
①一位同學(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、固定用的儀器未畫出）．
試回答下列有關(guān)問題：
（Ⅰ）乙裝置中的試劑是飽和的碳酸氫鈉溶液，其作用是除去CO₂中的HCl氣體；

（Ⅱ）丁裝置中稀硫酸的作用是吸收未反應(yīng)完的NH₃；
（Ⅲ）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，分離出NaHCO₃ 晶體的操作是過濾（填分離操作的名稱），該操作所需要的玻璃儀器有漏斗、燒杯、玻璃棒
②另一位同學(xué)用圖中戊裝置（其它裝置未畫出）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
（Ⅰ）實(shí)驗(yàn)時(shí)，須先從a管通入氨氣氣體，說明原因二氧化碳的溶解度較小，氨氣易溶于水，能生成更多的碳酸氫銨
（Ⅱ）有同學(xué)建議在戊裝置的b管下端連接己裝置，理由是增大氣體與溶液接觸面積，提高CO₂的吸收率
（3）碳酸氫鈉受熱所得固體12.28g與足量的石灰水充分反應(yīng)，所得沉淀經(jīng)洗滌、干燥質(zhì)量為12.00g，則所得固體中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為86.3%．
（4）請(qǐng)你再設(shè)計(jì)出一種實(shí)驗(yàn)室制取少量碳酸氫鈉的方法：用碳酸氫銨與適量飽和食鹽水反應(yīng)（或往燒堿溶液中通入過量CO₂；往飽和Na₂CO₃溶液中通入過量CO₂等）．

Answer 1

分析 （1）碳酸氫鈉易溶于水，穩(wěn)定性小于碳酸鈉，受熱易分解；
（2）①（Ⅰ）依據(jù)用鹽酸制取二氧化碳時(shí)常會(huì)含有氯化氫氣體分析即可解答；
（Ⅱ）依據(jù)稀硫酸能與氨氣反應(yīng)，氨氣有毒易造成污染分析解答；
（Ⅲ）依據(jù)分離固體與液體采用的實(shí)驗(yàn)操作是過濾，根據(jù)過濾操作選擇玻璃儀器；
②（Ⅰ）從制取碳酸氫鈉時(shí)先要得到含氨的飽和食鹽水，以及氨氣易溶于水分析判斷，二氧化碳的溶解度較小，氨氣易溶于水；
（Ⅱ）從裝置改動(dòng)后反應(yīng)物的接觸面積變大分析判斷；
（3）依據(jù)化學(xué)方程式結(jié)合反應(yīng)過程分析判斷，依據(jù)生成沉淀為碳酸鈣，加熱碳酸氫鈉分解后的混合物質(zhì)量列方程計(jì)算；
（4）從題干信息以及所學(xué)的制取碳酸氫鈉的知識(shí)解決，即燒堿或碳酸鈉和過量二氧化碳反應(yīng)生成碳酸氫鈉．

解答 解：（1）A．碳酸氫鈉易溶于水，故A錯(cuò)誤；
B．碳酸氫鈉受熱易分解，與其在溶液中首先結(jié)晶析出無關(guān)，故B錯(cuò)誤；
C．碳酸氫鈉的溶解度相對(duì)于氯化銨來說碳酸氫鈉的溶解度更小一些，所以在溶液中首先結(jié)晶析出，故C正確；
D．碳酸氫鈉的穩(wěn)定性小于碳酸鈉，故D錯(cuò)誤；
故選C；
（2）①（Ⅰ）利用鹽酸制取二氧化碳時(shí)二氧化碳中常會(huì)含有氯化氫氣體，碳酸氫鈉能與鹽酸反應(yīng)，所以通過飽和碳酸氫鈉的溶液是為了除掉氣體中的氯化氫氣體，
故答案為：飽和的碳酸氫鈉溶液；除去CO₂中的HCl氣體；
（Ⅱ）實(shí)驗(yàn)過程中氨氣可能有剩余，而稀硫酸能與氨氣反應(yīng)，所以稀硫酸的作用是吸收末反應(yīng)的NH₃，防止造成污染，
故答案為：吸收未反應(yīng)完的NH₃；
（Ⅲ）過濾是將固體不溶物跟液體分離的一種方法，分離出NaHCO₃晶體的操作是分離固體與液體，所以常采用的實(shí)驗(yàn)操作是過濾操作，過濾需要的儀器有：燒杯、玻璃棒、鐵架臺(tái)、漏斗；燒杯用來盛放液體，漏斗用于過濾，玻璃棒用來引流和攪拌，所以該操作使用的玻璃儀器有：漏斗、燒杯、玻璃棒，
故答案為：過濾；漏斗、燒杯、玻璃棒；
②（Ⅰ）二氧化碳在水中的溶解度較小，不能形成碳酸氫鈉的飽和溶液，而氨氣極易溶于水，制取碳酸氫鈉時(shí)先要得到含氨的飽和食鹽水，應(yīng)先通入氨氣，所以a端通入，從而保證了從b通入二氧化碳時(shí)保證了二氧化碳的充分反應(yīng)，
故答案為：氨氣；二氧化碳的溶解度較小，氨氣易溶于水，能生成更多的碳酸氫銨；
（Ⅱ）裝置改動(dòng)后反應(yīng)物的二氧化碳與溶液的接觸面積變大，提高了二氧化碳的吸收率，
故答案為：增大氣體與溶液接觸面積，提高CO₂的吸收率；
（3）碳酸氫鈉受熱發(fā)生的反應(yīng)為：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，與足量的石灰水充分反應(yīng)，
NaHCO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O+NaOH；Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH；
反應(yīng)生成的碳酸鈣物質(zhì)的量為：$\frac{12g}{100g/mol}$=0.12mol；
設(shè)加熱后的固體12.28g中含碳酸鈉物質(zhì)的量x、碳酸氫鈉物質(zhì)的量為y，依據(jù)題意得到：
①x+y=0.12、②106x+84y=12.28，
根據(jù)①②解得：x=0.1mol、y=0.02mol，
則所得固體中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{0.1mol×106g/mol}{12.28}$×100%=86.3%，
故答案為：86.3%．
（4）從題干信息NH₄HCO₃+NaCl═NaHCO₃↓+NH₄Cl；可得制取碳酸氫鈉的方法，同時(shí)也可采用燒堿溶液中通入過量CO₂，往飽和Na₂CO₃ 溶液中通入過量CO₂ 等得到碳酸氫鈉；
故答案為：用碳酸氫銨與適量飽和食鹽水反應(yīng)（或往燒堿溶液中通入過量CO₂；往飽和Na₂CO₃溶液中通入過量CO₂等）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了工業(yè)制純堿的流程和原理，考查了學(xué)生分析和解決問題的能力，掌握制堿原理是解題的關(guān)鍵，題目難度中等．