Question

（2009?江門一模）實驗室制備純堿的主要步驟是：
①將配制好的飽和NaCl溶液倒入燒杯中加熱，控制溫度在30-35℃，攪拌下分批加入研細的NH₄HCO₃固體
②加料完畢后，繼續(xù)保溫30分鐘
③靜置、過濾得NaHCO₃晶體
④用少量蒸餾水洗滌除去雜質(zhì)，抽干后，轉(zhuǎn)入蒸發(fā)皿中，灼燒，制得Na₂CO₃固體．
四種鹽在不回溫度下的溶解度（g/l00g水）表

	0℃	10℃	20℃	30℃	40℃	50℃	60℃	100℃
NaCl	35.7	35.8	36.0	36.3	36.6	37.0	37.3	39.8
NH4HCO3	11.9	15.8	21.0	27.0	-①
NaHCO3	6.9	8.1	9.6	11.1	12.7	14.5	16.4
NH4Cl	29.4	33.3	37.2	41.4	45.8	50.4	55.3	77.3

①＞35℃NH₄HC0₃會有分解
請回答：
（1）反應溫度控制在30-35℃，是因為

溫度高于35℃NH₄HCO₃分解，溫度低于30℃反應速率降低

；為控制此溫度范圍，采取的加熱方法為

水浴加熱

．
（2）加料完畢后，繼續(xù)保溫30分鐘，目的是

使反應充分反應

；靜置后只析出NaHCO₃品體的原因是

碳酸氫鈉溶解度最小

．
（3）洗滌NaHCO₃晶體的操作是

把蒸餾水沿著玻璃棒注入到過濾器中至浸沒沉淀，靜置待蒸餾水濾出，重復操作2-3次

．
（4）過濾所得的母液中含有的溶質(zhì)

NH₄Cl NaCl NH₄HCO₃ NaHCO₃

（以化學式表示）．
（5）寫出本實驗中制備純堿的有關化學方程式

NH₄HCO₃+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl

．
（6）測試純堿產(chǎn)品中NaHCO₃含量的方法是：準確稱取純堿樣品W g，放入錐形瓶中加蒸餾水溶解，加1-2滴酚酞指示劑，用物質(zhì)的量濃度為c （mol/L）的HCl溶液滴定至溶液由紅色到無色，所用HCl溶液體積為V₁ mL，再加1-2滴甲基橙指示劑，繼續(xù)用HCl溶液滴定至溶液由黃變橙，所用HCl溶液總體積為V₂mL，寫出純堿樣品中NaHCO₃質(zhì)量分數(shù)的計算式：

c(v2-v1)106

1000w

×100%

．

Answer 1

分析：（1）碳酸氫銨在低于30℃時分解較少，40℃時開始大量分解，溫度過高碳酸氫氨分解，若溫度過低，則反應速率較慢．故反應溫度控制在30-35℃之間為宜；水浴加熱是把要加熱的物質(zhì)放在水中，通過給水加熱達到給物質(zhì)加熱的效果．水浴加熱的優(yōu)點是避免了直接加熱造成的過度劇烈與溫度的不可控性，可以平穩(wěn)地加熱，水浴加熱的缺點是加熱溫度最高只能達到100度；
（2）加料完畢后，繼續(xù)保溫一段時間為使反應充分進行，使反應完全．物質(zhì)的溶解度，碳酸氫銨0℃時溶解度為11.3%；20℃時為21%；40℃時為35%．碳酸氫鈉30℃為11.1g，30℃時碳酸氫鈉的溶解度更小，故碳酸氫鈉先析出；
（3）用蒸餾水洗滌NaHCO₃晶體中雜質(zhì)，此反應中雜質(zhì)為 NaCl、NH₄Cl、NH₄HCO₃；用過濾的方法進行洗滌晶體；
（4）過濾除去析出的碳酸氫鈉后所得的母液主要成分為NaHCO₃、NaCl、NH₄Cl、NH₄HCO₃；
（5）加酚酞指示劑，指示CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-應的終點，再加甲基橙指示劑，指示HCO₃^-+H⁺=CO₂+H₂O反應的終點，樣品中含有的碳酸氫鈉反應消耗鹽酸體積為（V₂-V₁ ）mL，消耗鹽酸的物質(zhì)的量為c（V₂-V₁ ）÷1000 mol，故碳酸氫鈉的物質(zhì)的量為c（V₂-V₁）÷1000 mol，以此來計算碳酸氫鈉的質(zhì)量分數(shù)；

解答：解：（1）碳酸氫銨10～20℃時，不易分解，30℃時開始大量分解．若溫度過低，則反應速率較慢．故反應溫度控制在30-35℃之間為宜．水浴加熱是把要加熱的物質(zhì)放在水中，通過給水加熱達到給物質(zhì)加熱的效果．一般都是把要反應的物質(zhì)放在試管中，再把試管放在裝有水的燒杯中，再在燒杯中插一根溫度計，可以控制反應溫度．水浴加熱的優(yōu)點是避免了直接加熱造成的過度劇烈與溫度的不可控性，可以平穩(wěn)地加熱，許多反應需要嚴格的溫度控制，就需要水浴加熱．水浴加熱的缺點是加熱溫度最高只能達到100度．
故答案為：NH₄HCO₃分解；反應速率降低；水浴加熱；
（2）加料完畢后，繼續(xù)保溫30分鐘，可以使反應充分進行，使反應完全．碳酸氫銨0℃時溶解度為11.3%；20℃時為21%；40℃時為35%．碳酸氫鈉0℃溶解度為6.9 g，5℃為7.45 g，
10℃為8.15 g，15℃為8.85 g，20℃為9.6 g，25℃為10.35 g，30℃為11.1g，35℃為11.9 g，40℃為12.7 g，45℃為13.55 g，50℃為14.45 g，55℃為15.4g，60℃為16.4g．30℃時碳酸氫鈉的溶解度更小，故碳酸氫鈉先析出．故答案為：使反應充分進行；NaHCO₃的溶解度最小；
（3）用蒸餾水洗滌NaHCO₃晶體的目的是為了除去雜質(zhì)，此反應中雜質(zhì)為 NaCl、NH₄Cl、NH₄HCO₃；洗滌NaHC0₃晶體的操作是：把蒸餾水沿著玻璃棒注入到過濾器中至浸沒沉淀，靜置待蒸餾水濾出，重復操作2-3次；
故答案為：把蒸餾水沿著玻璃棒注入到過濾器中至浸沒沉淀，靜置待蒸餾水濾出，重復操作2-3次；
（4）過濾除去析出的碳酸氫鈉，溶液中還有部分碳酸氫鈉未析出，還有溶解在溶液中的NaCl、NH₄Cl、NH₄HCO₃，所得的母液主要成分為NaHCO₃、NaCl、NH₄Cl、NH₄HCO₃；
故答案為：NaHCO₃、NaCl、NH₄Cl、NH₄HCO₃；
（5）加酚酞指示劑，變色范圍為8-10，用物質(zhì)的量濃度為c（mol/L）的HCl溶液滴定至溶液由紅色到無色，指示CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-反應的終點，所用HCl溶液體積為V₁mL；再加甲基橙指示劑，繼續(xù)用HCl溶液滴定至溶液由黃變橙，指示HCO₃^-+H⁺=CO_2^↑+H₂O反應的終點，所用HCl溶液體積為V₂ mL．上述的兩個離子方程式為①CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-②HCO₃^-+H⁺=CO₂+H₂O，故樣品中含有的碳酸氫鈉反應消耗鹽酸體積為（V₂-V₁ ）mL，消耗鹽酸的物質(zhì)的量為c（V₂-V₁ ）÷1000 mol，故碳酸氫鈉的物質(zhì)的量為c（V₂-V₁）÷1000 mol，碳酸氫鈉的質(zhì)量為c（V₂-V₁ ）M÷1000 g，碳酸氫鈉的質(zhì)量分數(shù)為

c(v2-v1)M

1000w

×100%=

c(v2-v1)106

1000w

×100%
故答案為：

c(v2-v1)106

1000w

×100%

點評：本題考查學生根據(jù)侯氏制堿法的基本過程進行解題，學生能利用各種物質(zhì)常見的溶解度和物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)來計算是解題的關鍵，難度稍大．