Question

【题目】我国化工专家侯德榜的“侯氏制碱法”曾为世界制碱工业做出了突出贡献，他以饱和食盐水、NH3、CO2为原料先制得NaHCO3，进而生产出纯碱。回答下列问题：

某探究活动小组根据上述制碱原理，进行碳酸氢钠的制备实验，同学们按各自设计方案实验。一位同学将二氧化碳气体通入含氨的饱和食盐水中制备碳酸氢钠，实验装置如下图所示(图中夹持、固定用的仪器未画出)。

（1）装置甲中用稀盐酸与CaCO3反应制备CO2，发现CaCO3与试管内的稀盐酸不能接触，在加稀盐酸时，发现试剂瓶中的稀盐酸已用完，为使反应能顺利进行，可向长颈漏斗中加入的试剂是______________。

A.H2SO4溶液 B.CCl4 C.苯 D.稀硝酸

（2）乙装置中的试剂是______________；丁装置中稀硫酸的作用是______________。

（3）另一位同学用图中戊装置(其他装置未画出)进行实验。实验时，须先从______________管通入 __________气体。

（4）有同学建议在戊装置的b管下端连接己装置，理由是______________ 。

（5）下表中所列出的是相关物质在不同温度下的溶解度数据(g/100 g水)：

	0 ℃	10 ℃	20 ℃	30 ℃	40 ℃	50 ℃
NaCl	35.7	35.8	36.0	36.3	36.6	37.0
NaHCO3	6.9	8.1	9.6	11.1	12.7	14.5
NH4Cl	29.4	33.3	37.2	41.4	45.8	50.4

参照表中数据，请分析丙、戊装置中使用冷却水或者冰水的原因：______________。

（6）根据侯氏制碱原理制备少量NaHCO3的实验，经过制取氨气、制取NaHCO3、分离NaHCO3、干燥NaHCO3四个步骤，下列图示装置和原理能达到实验目的的是______________。

（7）该小组同学为了测定丙中所得晶体的碳酸氢钠的纯度(假设晶体中不含碳酸盐杂质)，将晶体充分干燥后，称量质量为w g。再将晶体加热到质量不再变化时，称量所得粉末质量为m g。然后进行下图所示实验：

①在操作Ⅱ中，为了判断加入氯化钙溶液是否过量，其中正确的是 ______________ (填字母)。

a.在加入氯化钙溶液后，振荡、静置，向溶液中继续加入少量氯化钙溶液

b.在加入氯化钙溶液后，振荡、静置，向溶液中再加入少量碳酸钠溶液

c.在加入氯化钙溶液后，振荡、静置，取上层清液再加入少量碳酸钠溶液

②所得晶体中碳酸氢钠的纯度为______________。

Answer 1

【答案】BD饱和NaHCO3溶液吸收未反应挥发出的NH3aNH3增大气体与溶液接触面积，提高CO2 吸收率温度越低碳酸氢钠的溶解度越小，便于析出Ca

【解析】

（1）CaCO3与硫酸反应生成硫酸钙微溶，阻止反应进行；苯的密度比水小，不溶于水，在盐酸溶液的上层，盐酸仍然不能与碳酸钙接触，起不到作用；四氯化碳密度比水大，不溶于水，盐酸在四氯化碳溶液上层，能够与碳酸钙接触；增加了硝酸的量，硝酸也能和碳酸钙反应生成二氧化碳；据以上分析解答。

（2）A中制得的CO2中混有HCl，需要利用B装置除去CO2中的HCl；硫酸可以吸收多余的氨气。

（3）氨气极易溶解于水，易产生倒吸。

（4）多孔球泡的使用，增大气体与溶液接触面积，提高CO2 吸收率。

（5）温度越低，碳酸氢钠的溶解度越小，易与析出。

（6）A项，加热氯化铵制取氨气，生成的氨气与氯化氢会重新生成氯化铵固体；B项，二氧化碳气体应该长管进气，短管出气；C项，分离沉淀出的碳酸氢钠，用过滤的方法；D项，碳酸氢钠受热易分解，不能通过直接加热来干燥。

（7）①为判断滴加的氯化钙溶液过量，可在加入氯化钙溶液后，振荡、静置，取上层清液再加入少量氯化钙溶液看是否有沉淀生成。

②将晶体充分干燥后，称量质量为wg，此时为碳酸氢钠粗品质量，操作1将晶体加热到质量不再变化时，所得粉末为碳酸钠和杂质，然后溶解，加入氯化钙溶液，氯化钙跟碳酸钠反应生成碳酸钙，将生成的碳酸钙过滤、洗涤、干燥，称量为n g，根据关系式2NaHCO3--CaCO3可求出纯碳酸氢钠的质量，然后计算纯度。

（1）A.CaCO3与硫酸反应生成硫酸钙微溶，阻止反应进行，不可取；B.四氯化碳密度比水大，不溶于水，因此可以加入四氯化碳，盐酸就会在四氯化碳溶液上层，能够与碳酸钙接触；C.苯的密度比水小，不溶于水，在盐酸溶液的上层，盐酸仍然不能与碳酸钙接触，起不到作用；D.增加了硝酸的量，硝酸也能和碳酸钙反应生成二氧化碳；因此为使反应能顺利进行，可向长颈漏斗中加入的试剂是四氯化碳和硝酸；正确选项BD。

（2）盐酸具有挥发性，氯化氢对后续反应有影响，因此混合气体在通过饱和碳酸氢钠溶液后，既除去了氯化氢，又增加了二氧化碳气体的量；丁装置中，可以将反应后多余的氨气可以被硫酸吸收；正确答案：饱和NaHCO3溶液；吸收未反应挥发出的NH3。

（3）氨气极易溶解于水，为防止倒吸，实验时，须先从a管通入氨气，形成碱性溶液；正确答案：a ；NH3。

（4）己装置为多孔球泡，增大气体与溶液接触面积，提高CO2 吸收率；正确答案：增大气体与溶液接触面积，提高CO2 吸收率。

（5）通过图表信息可知，温度越低，碳酸氢钠的溶解度越小，且比氯化铵和氯化钠都低，因此便于碳酸氢钠的析出；正确答案：温度越低碳酸氢钠的溶解度越小，便于析出。

（6）A项，加热氯化铵制取氨气，生成的氨气与氯化氢会重新生成氯化铵固体，所以一般用加热铵盐与碱的混合物制氨气，故不选A项；B项，二氧化碳气体应该长管进气，短管出气，故不选B项；C项，分离沉淀出的碳酸氢钠，用过滤的方法，且该实验操作正确，故选C项；D项，碳酸氢钠受热易分解，所以不能通过直接加热来干燥，且加热固态需要使用坩埚，不能用烧杯加热，故不选D项；正确选项C。

（7）①氯化钙与碳酸钠反应生成碳酸钙和氯化钠，如果碳酸钠反应完全，可取上层清液再加入少量氯化钙溶液，如果没有沉淀生成，沉淀完全；正确答案：a。

②反应的化学方程式为①2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O，②Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+H2O+2NaCl，得到的碳酸钙需要经过过滤、洗涤、干燥后方可称量；设样品中碳酸氢钠的质量为x，由上两式可得关系式：2NaHCO3--CaCO3；据此列方程：84×2/x=100/n,解得x=168 n/100g，所以碳酸氢钠的质量分数为x/w×100%=168 n/100 w×100%=；正确答案：。