Question

【題目】我國化工專家侯德榜的“侯氏制堿法”曾為世界制堿工業做出了突出貢獻，他以飽和食鹽水、NH3、CO2為原料先制得NaHCO3，進而生產出純堿。回答下列問題：

某探究活動小組根據上述制堿原理，進行碳酸氫鈉的制備實驗，同學們按各自設計方案實驗。一位同學將二氧化碳氣體通入含氨的飽和食鹽水中制備碳酸氫鈉，實驗裝置如下圖所示（圖中夾持、固定用的儀器未畫出）。

（1）乙裝置中的試劑是_________________。

（2）另一位同學用圖中戊裝置（其他裝置未畫出）進行實驗。實驗時，須先從____________管通入________氣體。

（3）有同學建議在戊裝置的b管下端連接己裝置，理由是____________________。

（4）下表中所列出的是相關物質在不同溫度下的溶解度數據（g/100 g 水）：

	0 ℃	10 ℃	20 ℃	30 ℃	40 ℃	50 ℃
NaCl	35.7	35.8	36.0	36.3	36.6	37.0
NaHCO3	6.9	8.1	9.6	11.1	12.7	14.5
NH4Cl	29.4	33.3	37.2	41.4	45.8	50.4

參照表中數據，請分析丙、戊裝置中使用冷卻水或者冰水的原因：____________。

（5）該小組同學為了測定丙中所得晶體的碳酸氫鈉的純度（假設晶體中不含碳酸鹽雜質），將晶體充分干燥后，稱量質量為a g。再將晶體加熱到質量不再變化時，稱量所得粉末質量為m g。然后進行下圖所示實驗：

①在操作Ⅱ中，為了判斷加入氯化鈣溶液是否過量，其中正確的是___________（填字母）。

a 在加入氯化鈣溶液后，振蕩、靜置，向溶液中繼續加入少量氯化鈣溶液

b 在加入氯化鈣溶液后，振蕩、靜置，向溶液中再加入少量碳酸鈉溶液

c 在加入氯化鈣溶液后，振蕩、靜置，取上層清液再加入少量碳酸鈉溶液

②所得晶體中碳酸氫鈉的純度為_______________。

Answer 1

【答案】飽和NaHCO3溶液 a NH3 增大氣體與溶液接觸面積，提高CO2 吸收率 溫度越低碳酸氫鈉的溶解度越小，便于析出 a %

【解析】

（1）根據裝置圖，甲裝置制備CO2，制取的CO2中混有HCl和水蒸氣，HCl能與碳酸氫鈉發生反應，乙裝置的作用是除去CO2中混有的HCl，即乙裝置中的試劑是飽和碳酸氫鈉溶液；

（2）制取碳酸氫鈉時，先要得到含氨的飽和食鹽水，氨氣極易溶于水，CO2能溶于水，為了增大CO2的利用，先通NH3，為防止倒吸，導管不能插入液面以下，因此a管通入氨氣；

（3）改動后CO2與溶液的接觸面積增大，提高了CO2的吸收率；

（4）通過圖表信息可知，溫度越低，碳酸氫鈉的溶解度越小，且比氯化鈉和氯化銨都低，便于碳酸氫鈉的析出，即原因是溫度越低碳酸氫鈉的溶解度越小，便于析出；

（5）①根據題干，碳酸氫鈉受熱分解成碳酸鈉、CO2、H2O，Na2CO3與CaCl2發生反應CaCl2＋Na2CO3=CaCO3↓＋2NaCl，向溶液繼續加入CaCl2，如果沒有沉淀產生，說明所加CaCl2過量，故a正確；

②反應的化學方程式為①2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O，②Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+H2O+2NaCl，得到的碳酸鈣需要經過過濾、洗滌、干燥后方可稱量；設樣品中碳酸氫鈉的質量為x，由上兩式可得關系式：2NaHCO3～CaCO3；據此列方程：，解得x=，所以碳酸氫鈉的質量分數為×100%=。