Question

Ⅰ．純堿的產量是衡量一個國家化學工業發展水平的重要指標．下面是實驗室模擬侯氏制堿法生產原理的主要過程：
①20℃時，向濃氨水中通入足量的二氧化碳得到NH₄HCO₃飽和溶液；
②向NH₄HCO₃飽和溶液中加入食鹽細粒，并不斷攪拌，直到NaHCO₃結晶析出完畢；
③將析出的晶體過濾，得到晶體和濾液，洗滌晶體，然后將晶體充分加熱，得到Na₂CO₃，同時生成的CO₂可以循環利用；
④向③的濾液中加入食鹽細粒，析出NH₄Cl晶體，過濾，得到NH₄Cl．
（1）請寫出步驟②和③的化學方程式．
②：

 

；③：

 

．
（2）侯氏制堿法的優點之一是所得的副產品氯化銨是一種氮肥．該化合物遇堿會生成有刺激性氣味的氣體

 

（寫化學式，下同），此氣體可使紫色石蕊試液變藍，以上反應現象可用于檢驗氯化銨中的陽離子．若要通過實驗區分氯化銨和另一種氮肥硝酸銨，常用的試劑是

 

溶液．
Ⅱ．侯氏制堿法所得的純堿中常含有少量氯化鈉，現用下圖所示裝置來測定純堿樣品中碳酸鈉的質量分數（鐵架臺、鐵夾等固定用裝置已略去）．

實驗步驟如下：
①按圖連接裝置，并檢查氣密性；
②準確稱得盛有堿石灰（固體氫氧化鈉和生石灰的混合物）的干燥管D的質量為83.4g；
③準確稱得6.0g純堿樣品放入裝置B的廣口瓶中；
④打開裝置B的分液漏斗旋塞，緩緩滴入稀硫酸，至不再產生氣泡為止；
⑤打開彈簧夾，往試管A中緩緩鼓入空氣數分鐘，然后稱得干燥管D的總質量為85.6g．
試回答：
（1）鼓入空氣的目的是

 

，裝置A中試劑X最適宜選用

 

．
（2）若沒有C裝置，則會導致測定結果

 

（填“偏大”或“偏小”）．
（3）E裝置的作用是

 

．
（4）請根據實驗中測得的有關數據，純堿樣品中碳酸鈉的質量分數為

 

（結果保留一位小數 ）．

Answer 1

分析：Ⅰ．（1）根據反應物和生成物按照步驟進行書寫化學方程式；（2）根據氨氣的性質和檢驗氯離子的方法解答．
Ⅱ．（1）根據裝置的特點及實驗目的，分析鼓入空氣這一操作的目的，為了排除空氣中二氧化碳的干擾，要把二氧化碳除去，
（2）根據濃硫酸的作用及探究的內容來評價裝置C對測定結果的影響；
（3）根據實驗目的和空氣中含有二氧化碳對實驗結果造成的影響分析；
（4）分析實驗前后裝置D質量變化，并由此質量差計算樣品中碳酸鈉的質量，求出樣品中碳酸鈉的質量分數．

解答：解：
Ⅰ（1）②中碳酸氫鈉析出，可看作是生成了沉淀，是碳酸氫銨和氯化鈉發生了復分解反應，方程式為：NH₄HCO₃+NaCl═NH₄Cl+NaHCO₃↓ ③碳酸氫鈉分解生成碳酸鈉、水和二氧化碳，化學方程式為：2NaHCO

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．
（2）銨鹽和堿反應生成氨氣，氨氣溶于水生成氨水呈堿性；檢驗氯離子用硝酸銀溶液，生成不溶于稀硝酸的白色沉淀說明含有氯離子．
Ⅱ．（1）由題意可知我們是通過測定二氧化碳的質量來測定碳酸鈉的質量分數的，所以要排除空氣中的二氧化碳干擾實驗結果，故應在A中裝堿的溶液來吸收空氣中的二氧化碳；
（2）濃硫酸具有吸水性，在C裝置中吸收由B裝置排出氣體中混有的水蒸氣，若少了此裝置則會使氣體中的水蒸氣被D裝置中堿石灰吸收，而使測定質量偏大；
（3）E裝置的作用是防止空氣中的二氧化碳與水蒸氣被D中堿石灰吸收使測定結果偏大；
（4）反應中放出二氧化碳氣體的質量=85.6g-83.4g=2.2g
     設放出2.2g二氧化碳消耗碳酸鈉的質量為x
Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106                     44
x                      2.2g

106

x

=

44

2.2g

      
解得   x=5.3g
純堿樣品Na₂CO₃的質量分數=

5.3g

6g

×100%=88.3%．
故答案為：Ⅰ（1）②：NH₄HCO₃+NaCl═NH₄Cl+NaHCO₃↓；③：2NaHCO

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．
（2）NH₃，AgNO₃．
Ⅱ（1）使反應生成的二氧化碳氣體被D中堿石灰完全吸收，氫氧化鈉溶液；
（2）偏大；
（3）防止右側的空氣中的二氧化碳與水蒸氣被D中堿石灰吸收使測定結果偏大；
（4）88.3%．

點評：化學來源于生產、生活，又服務于生產、生活，氨堿工業是初中化學重要的應用之一，是考查重點，常涉及化學方程式的書寫，二氧化碳和氨氣的性質以及有關化學方程式的計算等．