Question

某研究性學習小組學習了工業“侯氏制堿法”的原理后：
[提出問題]能否在實驗室模擬“侯氏制堿法”中制取NaHCO₃的過程呢？
[實驗原理]寫出候氏制堿法反應的化學方程式為______．[實驗驗證]如圖是該學習小組進行模擬實驗時所用到的部分主要裝置．

請回答下列問題：
（1）檢驗A裝置氣密性的方法是：塞緊帶長頸漏斗的橡膠塞，夾緊彈簧夾后，從漏斗注入一定量的水，使漏斗內的水面高于試管內的水面，停止加水后，若______，說明裝置不漏氣．
（2）D是連接在裝置A與裝置C之間的氣體凈化裝置，進氣口是______（填a或b），D的作用是除去______氣體．可否將瓶內試劑換為碳酸鈉溶液______（填“可”“否”）．
（3）實驗時先向飽和NaCl溶液中通入較多的______，再通入足量的______，其原因是______．（填寫序號）
①使CO₂更易被吸收　　②NH₃比CO₂更易制取　　③CO₂的密度比NH₃大
（4）用______的方法將生成的NaHCO₃晶體從混合物中分離出來．
如果要制得純堿，還需發生的反應是（寫出反應的化學方程式）：______．
[得出結論]利用“侯氏制堿法”在實驗室可以制取NaHCO₃．

Answer 1

解：候氏制堿法是用二氧化碳通入氨化的飽和氯化鈉溶液中反應生成碳酸氫鈉晶體，反應的化學方程式：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
故答案為：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl
（1）隨水的注入管內加壓增大，漏斗內液體不能再流入試管，使長頸漏斗與管內液面出現液面差，并且液面差保持不變，說明裝置氣密性良好；
故答案為：長頸漏斗中注入水，漏斗中與試管中的液（水）面差保持不再變化或漏斗中的液（水）面不再下降；
（2）氣體從a管通入時才能使氣體通過溶液而達到凈化氣體的目的；裝置D內盛放的碳酸氫鈉溶液能與混在氣體中的HCl發生反應生成氯化鈉、水和二氧化碳，從而除去混在氣體中的HCl；若換做碳酸鈉溶液，二氧化碳也會被吸收；
故答案為：a；氯化氫（或HCl）；否；
（3）先通入氨氣，氨氣與水形成呈堿性的氨水可與二氧化碳與水生成的碳酸發生反應，更有利于二氧化碳氣體的吸收；
故答案為：NH₃；CO₂；①；
（4）通過過濾，可把混在溶液中的碳酸氫鈉晶體分離出來；如果制得純堿需要對碳酸氫鈉固體加熱分解得到，反應化學方程式為：2NaHCO₃Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑
故答案為：過濾．2NaHCO₃Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑
分析：（1）注入一定量的水后，試管內氣體被壓縮管內壓強增大，使得出現液面差；液面差保持不變時，說明裝置不漏氣；
（2）為使氣體通過溶液，氣體從a通入溶液，混在氣體中的HCl與溶液中的碳酸氫鈉反應而被吸收；換做碳酸鈉溶液，二氧化碳氣體被碳酸鈉溶液吸收；
（3）二氧化碳與水反應形成不穩定的碳酸，致使水吸收二氧化碳量較少；而把二氧化碳通入溶有氨氣而呈堿性的水中，會使生成的碳酸與氨水發生反應，而增大二氧化碳氣體的吸收；
（4）把固體與液體所形成混合物中固體分離出來的方法為過濾．
點評：本題考查了利用工業制堿原理，設計實驗室制取碳酸鈉的實驗方案分析判斷，根據裝置中的藥品的性質及裝置的連接方式，是準確判斷或理解裝置作用的一種有效方法．