Question

7．長效碳酸氫銨是我國自主開發(fā)的一種新型化肥，工業(yè)生產(chǎn)碳酸氫銨的工藝流程如下所示：

根據(jù)題意回答下列問題：
（1）操作Ⅰ有多步組成，包括冷卻、過濾、洗滌、干燥；實驗室進行過濾操作用到的玻璃儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒；
（2）分離工序是將氨從反應(yīng)混合物中分離出來，其分離原理利用了氨的易液化性質(zhì)，設(shè)計循環(huán)Ⅰ的目的是提高原料氣的利用率；
（3）造氣工序包括脫硫過程，目的是除去氣體中的SO₂等氣體，實驗室進行此操作可選用的試劑是ad（填寫編號）；
a．NaHCO₃溶液  b．NaOH溶液c．Ca（OH）₂溶液d．KMnO₄酸性溶液
（4）實驗室實現(xiàn)吸氨過程可以是下列裝置中的cd（填寫編號）；

（5）索爾維創(chuàng)建氨堿法不久后的1898年，施萊信（Schlosing）就提出用碳酸氫銨固體與氯化鈉飽和溶液作用生成碳酸氫鈉再加熱制純堿的方法．
①寫出生成碳酸氫鈉的化學方程式：NH₄HCO₃+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
②測定施萊信法生成的碳酸氫鈉樣品中碳酸氫鈉的質(zhì)量分數(shù)，分別稱取mg樣品進行試驗，下列方案中最合理的是b （填寫編號）；
a．加入硫酸→氣體通過排水量氣裝置→收集到氣體n L（折算成標況）
b．加熱→冷卻→溶解→加入BaCl₂→過濾、洗滌、干燥→稱量固體為n g
c．溶解→加入酚酞作指示劑→用w mol/LNaOH溶液滴定，耗用NaOH n mL
d．加入鹽酸→氣體通過堿石灰→稱量堿石灰增重n g
樣品中碳酸氫鈉的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{16800n}{197m}%$（用含m，n或w，n，m的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析 （1）實驗室進行過濾操作用到的玻璃儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒；
（2）氨氣易液化；可逆反應(yīng)中，原料氣循化使用可以提高原料利用率；
（3）生產(chǎn)過程中需要造氣通入二氧化碳酸性氣體，所以除去二氧化硫不能選用強堿，應(yīng)選用不與二氧化碳反應(yīng)的碳酸氫鈉和KMnO₄酸性溶液吸收；
（4）氨氣極易溶于水，吸收時需要防止倒吸；
（5）①碳酸氫銨固體和飽和氯化鈉溶液，利用溶解度不同反應(yīng)生成碳酸氫鈉沉淀和氯化銨；
②a．樣品中可能含有NH₄HCO₃，且二氧化碳是易溶于水的物質(zhì)，通過排水法收集得到的二氧化碳的體積與實際生成的二氧化碳的體積不等；
b．稱量固體為n g，此固體的質(zhì)量即是生成的碳酸鋇的質(zhì)量，根據(jù)碳酸鋇可以求算碳酸鈉的質(zhì)量，根據(jù)碳酸鈉可以求算碳酸氫鈉的質(zhì)量，進而求算碳酸氫鈉的質(zhì)量分數(shù)；
c．碳酸氫鈉溶液顯堿性，用氫氧化鈉滴定，酚酞顏色不會發(fā)生變化；
d．樣品中可能含有NH₄HCO₃，且堿石灰可以吸收水蒸氣，故堿石灰增加的質(zhì)量大于二氧化碳的質(zhì)量；
利用關(guān)系式法進行計算，2NaHCO₃～Na₂CO₃～CaCO₃～BaCO₃．

解答 解：（1）實驗室進行過濾操作用到的玻璃儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒，
故答案為：燒杯、漏斗、玻璃棒；
（2）分離過程是將氨從反應(yīng)混合物中分離出來，其分離原理利用了氨加壓易液化變?yōu)橐后w，反應(yīng)是可逆反應(yīng)，把原料氣氮氣和氫氣循化使用提高原料利用率；
故答案為：易液化；提高原料氣的利用率；
（3）生產(chǎn)過程中需要造氣通入二氧化碳酸性氣體，所以除去二氧化硫不能選用強堿，故bc不選，
碳酸氫鈉、KMnO₄酸性溶液可以吸收二氧化硫，且與二氧化碳不反應(yīng)，故ad可選；
故答案為：ad；
（4）氨氣極易溶于水，吸收時需要防止倒吸，
ab裝置水直接吸收氨氣易發(fā)生倒吸，故ab不選；
c裝置采用多空球，吸收完全不易發(fā)生倒吸，故c可選；
d裝置氨氣不溶于四氯化碳上升過程中被水完全吸收防止了倒吸，故d可選；
故答案為：cd；
（5）①用碳酸氫銨固體與氯化鈉飽和溶液作用生成碳酸氫鈉，反應(yīng)的化學方程式為：NH₄HCO₃+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl，
故答案為：NH₄HCO₃+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
②a．加入硫酸→氣體通過排水量氣裝置→收集到氣體n L（折算成標況），樣品中可能含有NH₄HCO₃，且二氧化碳是易溶于水的物質(zhì)，通過排水法收集得到的二氧化碳的體積與實際生成的二氧化碳的體積不等，故a不合理；
b．加熱→冷卻→溶解→加入BaCl₂→過濾、洗滌、干燥→稱量固體為n g，此固體的質(zhì)量即是生成的碳酸鋇的質(zhì)量，根據(jù)碳酸鋇可以求算碳酸鈉的質(zhì)量，根據(jù)碳酸鈉可以求算碳酸氫鈉的質(zhì)量，進而求算碳酸氫鈉的質(zhì)量分數(shù)，故b合理；
c．溶解→加入酚酞作指示劑→用w mol/LNaOH溶液滴定，耗用NaOH n mL，碳酸氫鈉溶液顯堿性，用氫氧化鈉滴定，酚酞顏色不會發(fā)生變化，故c不合理；
d．加入鹽酸→氣體通過堿石灰→稱量堿石灰增重n g，樣品中可能含有NH₄HCO₃，且堿石灰可以吸收水蒸氣，故堿石灰增加的質(zhì)量大于二氧化碳的質(zhì)量，故d不合理；
2NaHCO₃～Na₂CO₃～CaCO₃～BaCO₃
 168                    197
 xg                     ng
 $\frac{168}{197}=\frac{xg}{ng}$，
解得，x=$\frac{168n}{197}$，
故樣品中碳酸氫鈉的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{\frac{168n}{197}}{m}×100%$=$\frac{16800n}{197m}%$，
故答案為：b；$\frac{16800n}{197m}%$．

點評 本題以長效碳酸氫銨的生產(chǎn)為載體考查實驗方案的設(shè)計及評價，題目難度中等．了解常用的物質(zhì)分離方法、實驗基本操作是解題的關(guān)鍵．