Question

（2013?濟南二模）純堿（Na₂CO₃）在生產生活中具有廣泛的用途．圖1是實驗室模擬制堿原理制取Na₂CO₃的流程圖．
已知：向飽和食鹽水中通入NH₃、CO₂后發生和反應為NaCl+NH₃+CO₂+H₂O→NaHCO₃↓+NH₄Cl，請回答以下問題：
（1）粗鹽中含有的雜質離子有Ca²⁺，Mg²⁺，SO₄^2-等．
精制除雜的步驟順序a→

c

→

d

→

e

→b（填字母編號）．
a．粗鹽溶解，濾去沉渣．b．加入鹽酸調pH；c．加入Ba（OH）₂溶液；d．加入Na₂CO₃溶液；e．過濾
向飽和食鹽水中先通入NH₃，后通入CO₂，理由是

NH₃易溶于水，有利于吸收溶解度不大的CO₂

．
（2）灼燒固體A制Na₂CO₃在

a

（填字母序號）中進行．
a．坩堝    b．蒸發皿    c．燒杯    d．錐形瓶
證明濾液A中含有NH₄⁺的方法是

取少量濾液A于試管中，加入足量NaOH溶液并加熱，產生能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍色的氣體，證明A中含有NH₄⁺

．
對濾液A進行重結晶能夠獲得NH₄HCO₃，向pH=13含Na⁺、K⁺的溶液中加入少量NH₄HCO₃．使pH降低，反應的離子方程式

NH₄⁺+HCO₃^-+2OH^-=NH₃?H₂O+CO₃^2-+H₂O

．
（3）圖2裝置中常用于實驗室制備CO₂的是

bc

（填字母編號）；用b示意的裝置制備NH₃，分液漏斗中盛放的試劑

濃氨水

（填試劑名稱），燒瓶內可加入的固體試劑

生石灰（或NaOH固體）

（填試劑名稱）．
（4）一種天然堿晶體成分是aNa₂CO₃?bNa₂CO₃?cH₂O，某同學利用下列提供的試劑，設計了如下簡單合理測定Na₂CO₃的質量分數的實駿方案．（儀器自選）請把實驗方案填全：供選擇的試劑：1mol?L^-1H₂SO₄溶液、1.0mol?L^-1BaCl₂溶液、稀氨水、堿石灰、Ca（OH）₂溶液、蒸餾水．
①稱取m₁g一定量天然堿晶體樣品，溶于適量蒸餾水中．
②

加入足量稀硫酸并微熱，產生的氣體通過足量的澄清石灰水

．
③

過濾、洗滌、干燥、稱量沉淀

．
④計算天然堿晶體中含Na₂CO₃的質量分數．

Answer 1

分析：（1）據根據SO₄^2-、Ca ²⁺、Mg²⁺等易轉化為沉淀而被除去，以及根據不能產生新雜質的要求排序，前面加入的過量溶液應用后加入的溶液除去，最后加入適量的溶液；NH₃易溶于水，有利于吸收溶解度不大的CO₂；
（2）根據固體在坩堝加熱分解；
根據NH₄⁺的檢驗方法：取少量濾液A于試管中，加入足量NaOH溶液并加熱，產生能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍色的氣體，證明A中含有NH₄⁺；
根據NH₄⁺和HCO₃^-都能與氫氧化鈉反應；
（3）實驗室制取二氧化碳的反應原理和條件；
根據在濃氨水中加堿或生石灰，因為氨水中存在下列平衡：NH₃+H₂O?NH₃?H₂O?NH₄⁺+OH^-加入堿或生石灰產生氫氧根離子平衡左移，同時放出大量的熱促進氨水的揮發，制得氨氣；
（4）根據實驗的原理：將碳酸根全部轉換成二氧化碳，利用二氧化碳和澄清石灰水產生沉淀，通過沉淀的質量求出二氧化碳的物質的量、Na₂CO₃的物質的量和質量，最終求出Na₂CO₃的質量分數．

解答：解：（1）SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺等分別與Ba（OH）₂溶液、Na₂CO₃溶液、Ba（OH）₂溶液反應生成沉淀，可再通過過濾除去，Na₂CO₃溶液能除去過量的Ba（OH）₂溶液，鹽酸能除去過量的Na₂CO₃溶液和NaOH溶液，所以應先加Ba（OH）₂溶液再加Na₂CO₃溶液，過濾，最后加入鹽酸，NH₃易溶于水，有利于吸收溶解度不大的CO₂，所以向飽和食鹽水中先通入NH₃，后通人CO₂，
故答案為：c；d；e；NH₃易溶于水，有利于吸收溶解度不大的CO₂；
（2）灼燒固體碳酸氫鈉制Na₂CO₃，在坩堝加熱分解，
取少量濾液A于試管中，加入足量NaOH溶液并加熱，產生能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍色的氣體，證明A中含有NH₄⁺，
NH₄⁺和HCO₃^-都能與氫氧化鈉反應：NH₄⁺+HCO₃^-+2OH^-=NH₃?H₂O+CO₃^2-+H₂O，
故答案為：a；取少量濾液A于試管中，加入足量NaOH溶液并加熱，產生能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍色的氣體，證明A中含有NH₄⁺；NH₄⁺+HCO₃^-+2OH^-=NH₃?H₂O+CO₃^2-+H₂O；
（3）實驗室制取二氧化碳常選用石灰石和稀鹽酸或大理石和稀鹽酸反應制取，采用固體+液體

不加熱

氣體；
濃氨水中加堿或生石灰，因為氨水中存在下列平衡：NH₃+H₂O?NH₃?H₂O?NH₄⁺+OH^-，加入堿平衡左移，同時放出大量的熱促進氨水的揮發，制得氨氣，
故答案為：b c；濃氨水；生石灰（或NaOH固體）；
（4）實驗的原理：將碳酸根全部轉換成二氧化碳，利用二氧化碳和澄清石灰水產生沉淀，通過沉淀的質量求出二氧化碳的物質的量、Na₂CO₃的物質的量和質量，最終求出Na₂CO₃的質量分數，所以將天然堿晶體樣品，溶于適量蒸餾水中，加入足量稀硫酸并微熱，產生的氣體通過足量的澄清石灰水，然后過濾、洗滌、干燥、稱量沉淀即可，
故答案為：加入足量稀硫酸并微熱，產生的氣體通過足量的澄清石灰水；過濾、洗滌、干燥、稱量沉淀．

點評：本題以制堿原理制取Na₂CO₃，涉及到物質的除雜和提純，常見的實驗操作，物質的制備等，難度中等，培養了學生運用知識的能力．