Question

實驗室需要純凈的NaCl溶液，但實驗室的NaCl晶體混有少量Na₂SO₄和NH₄HCO₃，某同學按如下流程圖設計實驗除去雜質，回答下列問題：

（1）步驟I除去的雜質是（填化學式）_______________，直接加熱要好于加強堿后再進行加熱，理由是                                                           ；
（2）按流程圖完成實驗設計，將相關的實驗操作、實驗現象和實驗目的填寫在下表中：

操作步驟	實驗現象	實驗目的
步驟II：將殘留物溶解得到溶液，
步驟III：
步驟IV：過濾，往濾液中
步驟V：將溶液加熱煮沸

 
（3）若最后得到20℃的NaCl飽和溶液。已知20℃時NaCl的溶解度為36.0g、NaCl飽和溶液的密度為1.12g/cm³ ，則20℃的NaCl飽和溶液的物質的量濃度為         mol/L（計算結果保留三位有效數字）。

Answer 1

（17分）
（1）NH₄HCO₃（2分）
操作簡單；節省試劑；不引入新的雜質（2分，答其中兩點可得滿分）
（2）（共10分，除注明外每空1分，著重號為給分點）

操作步驟	實驗現象	實驗目的
步驟II：往溶液中滴加過量的BaCl2溶液	生成白色沉淀	除去SO42－離子
步驟III：往懸濁液中（或過濾后，往濾液中）滴加過量的Na2CO3溶液		除去過量的Ba2+離子
步驟IV：滴加適量的鹽酸	產生少量氣泡	除去過量的CO32－離子
		驅趕溶解在溶液中的CO2和HCl氣體（2分）

 
（3）5.07 （3分）

解析試題分析：（1）銨鹽不穩定，受熱易分解，則加熱的目的是除去固體混合物中的碳酸氫銨，NH₄HCO₃NH₃↑+H₂O↑+CO₂↑；強堿與銨鹽容易反應生成鹽、氨氣和水，除去舊雜質的同時，又引入新雜質，且增大試劑、操作步驟增多；（2）除去碳酸氫銨后，先將所得白色固體溶解，再向溶液中加入過量BaCl₂溶液，使硫酸鈉完全反應，生成白色的硫酸鋇沉淀和NaCl，除去溶液中的硫酸根離子，但是引入的鋇離子是新的雜質；為了除去鋇離子，應向懸濁液或過濾所得濾液中加入過量碳酸鈉溶液，使氯化鋇完全與碳酸鈉反應，生成白色的碳酸鋇沉淀和氯化鈉，除去溶液中的鋇離子，但是引入的碳酸根離子是新的雜質；過濾，分離出硫酸鋇、碳酸鋇沉淀之后，為了除去濾液中的碳酸根離子，應向其中加入適量鹽酸，碳酸鈉與鹽酸反應，生成氯化鈉、二氧化碳氣體和水，除去溶液中的碳酸根離子，但是引入的鹽酸是新的雜質；鹽酸和水的沸點較低，氯化鈉的沸點高，將溶液煮沸，可以除去溶液中的氯化氫、二氧化碳和水，蒸發可得純凈的氯化鈉固體；（3）依題意，36.0gNaCl溶于100g水中，即可配制20℃的飽和NaCl溶液；由于溶液的質量等于溶質質量與溶劑質量之和，則36.0gNaCl溶于100g水形成136.0g飽和NaCl溶液；由于溶液體積等于溶液質量與溶液密度的比值，則飽和NaCl溶液的體積為=cm³=mL；溶質的物質的量等于質量與摩爾質量的比值，則136.0g飽和NaCl溶液中n(NaCl)==mol；由于c=n/V，則20℃的飽和NaCl溶液的物質的量濃度為=mol/L≈5.07mol/L。
考點：考查化學實驗方案的設計與評價，涉及混合物分離與提純的方法、實驗方案的評價、設計除雜實驗方案、溶解度與飽和食鹽水物質的量濃度的計算等。