题目内容
【题目】分某化学兴趣小组在实脸室模拟侯德榜制碱法制备纯碱。主要步骤如下:
第一步：配制饱和NaCl溶液，倒入烧杯中加热；
第一步：控制温度在30-35 ℃。边搅拌边分批加入研细的NH4HCO3固体，加料完毕后，继续保温30分钟；
第三步：静置、过滤得NaHCO3晶体．用少量蒸馏水洗涤除去杂质，然后抽干；
第四步：将第二步所得固体转入蒸发皿中，灼烧2小时，制得纯碱固体，
已知：温度高于35℃时，NH4HCO3会分解。有关盐的溶解度(g/100g水)如下表：
盐 | 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 | —— | —— | —— | —— |
NaHCO3 | 6.9 | 8.1 | 9.6 | 11.l | 12.7 | 14.5 | 16.4 | —— |
NH4Cl | 29.4 | 33.3 | 37.2 | 41.4 | 45.8 | 50.4 | 55.3 | 77.3 |
回答下列问题：
(1)反应温度控制在30-35℃范围内，应采取的加热方法为 ，反应温度不能高于35℃的理由是 ．
(2)第三步静置后析出NaHCO3晶体的原因是 ；用蒸馏水洗涤NaHCO3晶体的目的是除去杂质粒子 (用离子符号表示)。
(3)若向过滤所得母液中加入 (填写试剂名称)，并作进一步处理，使NaCl溶液循环使用，同时可回收NH4Cl。
(4)纯碱产品不纯，含有NaHCO3、NaCl等杂质。测定纯碱中NaHCO3含量的方法是：准确称取纯碱样品Wg，放入锥形瓶中加蒸馏水溶解，加l-2滴酚酞指示剂，用物质的量浓度为cmol/L的盐酸滴定至溶液由红色到无色(指示CO32-+H＋=HCO3-反应的终点), 所用盐酸体积为V1mL，再加1-2滴甲基橙指示剂，继续用盐酸滴定至溶液由黄变橙，所用盐酸总体积为V2mL。
① 实验室配制一定体积cmol/L盐酸需用的仪器除了容量瓶、烧杯、量筒外还需 ；在容量瓶的使用方法中，下列操作正确的是 (填写标号)
a．使用容量瓶前检验它是否漏水
b．容量瓶用蒸馏水洗净后，再用待配溶液润洗
c．配制溶液时，如果试样是固体，把称好的试样用纸条小心倒入容量瓶中．然后加蒸馏水定容
d．用容量瓶把溶液配制完成以后．直接贴上标签，放置备用
e．定容后盖好瓶塞，用食指顶住瓶塞，用另一只手指托住瓶底，把容量瓶倒转和摇动几次
② 写出纯碱样品中NaHCO3质量分数的计算式：NaHCO3(%)= 。
【答案】(1)水浴加热；高于35℃时NH4HCO3会分解；
(2)NaHCO3的溶解度最小；Cl-、NH4+；
(3)稀盐酸；
(4)①胶头滴管；玻璃棒；ae；②
×100%
【解析】侯德榜制碱法制备纯碱的步骤是，先向饱和食盐水中通入氨气达到饱和得到饱和氨盐水，再向其中通入足量二氧化碳，二氧化碳与氨水生成碳酸氢铵，然后碳酸氢铵与氯化钠发生复分解反应，生成了溶解度较小的碳酸氢钠晶体，过滤后将晶体灼烧后即得碳酸钠，向滤液中加入氯化钠粉末、通入氨气并搅拌，经降温后结晶析出副产品氯化铵，剩余母液循环选用。本题直接用碳酸氢铵代替了氨水和二氧化碳，可以模拟其反应原理。
(1). 反应温度控制在30-35℃范围内，应采取的加热方法为水浴加热，反应温度不能高于35℃的理由是高于35℃时NH4HCO3会分解．
(2). 第三步静置后析出NaHCO3晶体的原因是NaHCO3的溶解度最小；析出碳酸氢钠晶体后的母液中的溶质主要是氯化铵和氯和碳酸氢钠，所以晶体表面会吸附杂质离子Cl-、NH4+ ，所以用蒸馏水洗涤NaHCO3晶体的目的是除去杂质粒子Cl-、NH4+ .
(3). 析出碳酸氢钠晶体后的母液中的溶质主要是氯化铵和氯和碳酸氢钠，若向过滤所得母液中加入可溶性氯化物，可增大溶液中的氯离子浓度，有利于使氯化铵达到饱和并析出。工业上是有加入氯化钠并通入氨气，根据本题要求也可以加稀盐酸。过滤分离出氯化铵后，NaCl溶液可以循环使用。
(4). ① 实验室配制一定体积cmol/L盐酸需用的仪器除了容量瓶、烧杯、量筒外还需胶头滴管和 玻璃棒 ；a．使用容量瓶前检验它是否漏水，正确；b．容量瓶用蒸馏水洗净后，再用待配溶液润洗不正确，这样会使所配溶液浓度偏高；c．配制溶液时，如果试样是固体，把称好的试样用纸条小心倒入容量瓶中．然后加蒸馏水定容不正确。因为物质在溶于后一般会有一定的热效应，会影响容量瓶的精确度，所以规定不能在容量瓶中进行物质的溶解和稀释以及化学反应。d．用容量瓶把溶液配制完成以后．直接贴上标签，放置备用是不正确的。容量瓶只能用于配制溶液，不能用于保存溶液，要转移到试剂瓶中保存。e．定容后盖好瓶塞，用食指顶住瓶塞，用另一只手指托住瓶底，把容量瓶倒转和摇动几次.这些操作是正确的。综上所述，本小题选ae. ② 由题意知，酚酞作指示剂，用物质的量浓度为cmol/L的盐酸滴定至溶液由红色到无色(指示CO32-+H＋=HCO3-反应的终点), 所用盐酸体积为V1mL。可以求出由碳酸钠转化的碳酸氢钠的物质的量n1=cmol/L
V1
10-3L=cV1
10-3mol；再加1-2滴甲基橙指示剂，继续用盐酸滴定至溶液由黄变橙，滴定终点在pH=4.4附近，碳酸氢钠转化为氯化钠，所用盐酸总体积为V2mL，据此可求出碳酸氢钠总量n2=cmol/L
V2
10-3L=cV2
10-3mol.则原有碳酸氢钠的物质的量=n1-n2=(c2V2-c1V1) 
10-3mol，所以纯碱样品中NaHCO3质量分数的计算式：
NaHCO3(%)=
=
100%
