题目内容

侯德榜是在中国化学工业史上一位杰出的科学家,他为祖国的化学工业事业奋斗终生,并以独创的制碱工艺闻名于世界,以下是侯德榜先生制碱工业的简要流程:

某化学兴趣小组对上述第Ⅲ步获得的晶体可能是NaCl  Na2CO3  NaHCO3  (NH42CO3  NH4HCO3中的一种进行探究:
[提出问题]上述固体是什么物质?
[猜想与假设]
猜想1:NaCl          
猜想2:NaHCO3       
猜想3:(NH42CO3
猜想4
Na2CO3
Na2CO3
     
猜想5:NH4HCO3
[方案验证]
操作步骤 现象 结论
(1)取该晶体加熟石灰研磨 无氨味 猜想
3和5
3和5
不成立
(2)另取该晶体加入盐酸
有气泡产生
有气泡产生
猜想1不成立
(3)另取少量该晶体加水溶解,再滴入氯化钙溶液 无白色沉淀 猜想4不成立
(4)另取该固体放入如图试管中加热
包有硫酸铜的棉花变
蓝色
蓝色
色,石灰水变
浑浊
浑浊
综合(1)、(2)、(3)的结论得出猜想2成立
第Ⅳ步骤中有关化学反应方程式:2NaHCO3
  △  
.
 
X+CO2↑+H2O,其中X就是侯氏法制的碱,其组成
Na2CO3
Na2CO3
(填化学式),属于
类(填“酸、碱、盐和氧化物”),其水溶液呈
碱性
碱性
(填“酸性”、“碱性”或“中性”)
[反思与评介]
①第Ⅲ步操作名称为
过滤
过滤

②从第Ⅲ步所得溶液经过蒸发浓缩、
降温
降温
、过滤,可分离得氯化铵晶体,氯化铵在农业上可作氮肥用.
分析:[猜想与假设]根据可能是NaCl  Na2CO3  NaHCO3  (NH42CO3  NH4HCO3中的物质进行猜想;[方案验证]晶体加熟石灰研磨如果有氨味跑出,说明晶体中含有铵根,如果没有则不含有铵根;加入盐酸有气泡产生含有碳酸根离子或碳酸氢根离子,如果没有气泡则不存在碳酸根离子和碳酸氢根离子;滴入氯化钙溶液有白色沉淀产生,说明有碳酸根离子,否则没有碳酸根离子;硫酸铜遇水变蓝色,二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊,根据质量守恒定律反应前后各种原子数目和种类不变求出化学式;盐是指电离出金属离子和酸根离子的化合物,不溶于液体的固体和液体分离的方法是过滤;根据溶液中溶质结晶析出的方法进行判断.
解答:解:[猜想与假设]在所给的五种物质中只有碳酸钠没有,所以猜想是碳酸钠;
[方案验证]晶体加熟石灰研磨没有氨味,说明则不含有铵根,而猜想3和5中含有铵根,所以这两个猜想错误;加入盐酸有气泡产生含有碳酸根离子或碳酸氢根离子,如果没有气泡则不存在碳酸根离子和碳酸氢根离子,所给猜想中只有猜想1中加入盐酸不能产生气泡,结论是猜想1不成立,说明加入盐酸有气泡产生;碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、水、二氧化碳,硫酸铜遇水变蓝色,二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊;
在2NaHCO3
  △  
.
 
X+CO2↑+H2O中反应物分子中含有2个钠原子、2个氢原子、2个碳原子、6个氧原子,生成物分子中已经有了2个氢原子、1个碳原子、3个氧原子,还少2个钠原子、1个碳原子、3个氧原子,所以化学式是Na2CO3,碳酸钠电离出金属钠离子和碳酸根离子,属于盐并且显碱性,它的俗称是纯碱显碱性;
[反思与评介]①不溶于液体的固体和液体分离的方法是过滤;②由于碳酸钠的溶解度受温度影响较大,析出晶体的方法是冷却热饱和溶液,要先蒸发浓缩、再降温析出晶体后再过滤.
故答案为:[猜想与假设]Na2CO3;[方案验证]
操作步骤 现象 结论
(1)取该晶体加熟石灰研磨 无氨味 猜想 3和5不成立
(2)另取该晶体加入盐酸 有气泡产生 猜想1不成立
(3)另取少量该晶体加水溶解,再滴入氯化钙溶液 无白色沉淀 猜想4不成立
(4)另取该固体放入如图试管中加热 包有硫酸铜的棉花变 蓝色色,石灰水变 浑浊 综合(1)、(2)、(3)的结论得出猜想2成立
Na2CO3;盐;碱性;[反思与评介]①过滤;②降温.
点评:解答本题关键是要知道含铵根离子的盐与碱结合能产生氨气,碳酸根离子和碳酸氢根离子与酸反应能产生二氧化碳,碳酸根离子与钙离子结合产生碳酸钙沉淀;无水硫酸铜遇到水会由无色变为蓝色,二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊.
练习册系列答案
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(2013?泉州)我国著名的闽籍制碱专家侯德榜,在纯碱制造方面做出了重大贡献.用“侯氏制碱法”制得的纯碱中常含有氯化钠等杂质,化学兴趣小组欲对某品牌纯碱样品中碳酸钠的质量分数进行实验探究,在老师的指导下,他们设计了下列两种实验方案进行试验.
资料摘要:
Ⅰ.碳酸钠和氯化钙能发生复分解反应.
Ⅱ.浓硫酸具有很强的吸水性;碱石灰常用于吸收水蒸气和二氧化碳.
[方案一]样品与氯化钙溶液反应,测定Na2CO3的质量分数
(1)样品与氯化钙溶液的反应实验(杂质不与氯化钙溶液反应):
实验操作 实验现象 实验结论
取一定量纯碱样品配成溶液后,滴加过量的CaCl2溶液. 产生白色沉淀 反应的化学方程式:
Na2CO3+CaCl2═CaCO3↓+2NaCl
Na2CO3+CaCl2═CaCO3↓+2NaCl
(2)分析滴加的CaCl2溶液要过量的原因:
与碳酸钠充分反应
与碳酸钠充分反应

(3)将反应后的混合物进行过滤,把获得的沉淀物进行洗涤、干燥、称量.利用沉淀物质量计算Na2CO3的质量分数为91%.如果不洗涤沉淀物会造成测定结果大于91%,这是因为
不洗涤碳酸钙表面可能会附着一层可溶性物质使沉淀物质量增加,所以使得计算出的碳酸钠的质量增大
不洗涤碳酸钙表面可能会附着一层可溶性物质使沉淀物质量增加,所以使得计算出的碳酸钠的质量增大

[方案二]样品与稀盐酸反应,测定Na2CO3的质量分数
利用下图所示实验装置(铁架台略去)和试剂,通过测定样品和稀盐酸反应产生的CO2气体的质量,计算Na2CO3的质量分数(装置气密性良好,忽略盐酸的挥发性且每步反应或作用都是完全的).

(4)打开止水夹K,先对装置A和B(已连接)通入已除去CO2的空气一会儿,以排尽装置A和B中含有的
二氧化碳
二氧化碳
,再接上装置C和D.
(5)关闭止水夹K,加入足量的稀盐酸(杂质不与盐酸反应),装置A中样品产生气体的化学方程式为
Na2CO3+2HCl═2NaCl+H2O+CO2
Na2CO3+2HCl═2NaCl+H2O+CO2

(6)待装置A中的反应结束后,再一次打开止水夹K,继续往装置通入已除去CO2的空气一会儿.根据
质量守恒
质量守恒
 定律,装置
C
C
(填标号)在反应前后的质量差就是产生CO2的质量,由此计算出该样品中Na2CO3的质量分数.若没有装置D,将会使测定结果
偏大
偏大
(选填“偏大”或“偏小”).

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