Question

在实验室模拟工业生产碳酸钠：一定温度下，往一定量饱和NaCl溶液中通入氨气达到饱和后，再不断通入CO₂，一段时间后，出现沉淀，过滤得到NaHCO₃晶体。
（1）该过程的化学方程式：                                                。
（2）加热NaHCO₃得到纯碱制品，实验室可进行此操作的装置是           。
 
A                  B                 C                     D
（3）得到的纯碱制品含有少量NaHCO₃和NaCl，设计实验验证样品中各种组分。试剂和仪器限选用：试管、胶头滴管、过滤装置、Ba(NO₃)₂溶液、NaOH溶液、AgNO₃溶液、澄清石灰水、稀硫酸、稀盐酸、稀硝酸。

步骤一：取少量制品于试管中，加少量蒸馏水，振荡，溶解。往试管中加入                                        振荡，观察	现象：溶液中产生大量白色沉淀； 结论：                            。
步骤二：将步骤一的浊液过滤，取滤液于试管中B中，加入                       ， 振荡，观察	现象：                           ； 结论：样品中含有NaHCO3。
步骤三：将步骤二的浊液过滤，取滤液于试管C中，                                                        振荡，观察	现象：                           ； 结论：                            。

 
（4）用碘量法测量自来水中残留的Cl₂的浓度：
① 在大锥形瓶中放置过量的KI，加一定量的冰醋酸，准确取水样200mL加入瓶中，迅速塞上瓶塞摇动，水样呈淡黄色，发生反应：Cl₂+2I^－=2Cl^－+ I₂。
②加少许淀粉溶液，用cmol/L Na₂S₂O₃溶液滴定，发生反应：I₂+2S₂O₃^2－=2I^－+S₄O₆^2－，当                                                            ，达到滴定终点。
③重复操作3次，平均读数为V mL，则该样品中残留Cl₂的浓度：         mg/L（Cl的相对原子质量：35.5）

Answer 1

（16分）
（1） NaCl + NH₃ + CO₂ + H₂O = NaHCO₃ ↓+ NH₄Cl  (2分，没有沉淀符号扣1分)
（2）BC  （2分）
（3）

步骤一：取少量制品于试管中，加入少量蒸馏水，振荡，溶解：往试管中加入 过量的Ba(NO3)2溶液，振荡，观察 （2分）	现象：溶液中产生大量白色沉淀； 结论：试样中含有Na2CO3。（1分）
步骤二：将步骤一的浊液过滤：取滤液于试管B中，加入 适量的NaOH溶液， 振荡，观察（1分）	现象：有少量白色沉淀生成 ；（1分） 结论：试样中含有NaHCO3。
步骤三： 将步骤二的浊液过滤后，取滤液于试管C中，先加入足量的稀硝酸，再加入少许AgNO3溶液，振荡，观察（2分）	现象：有少量白色沉淀生成 ； 结论：试样中含有NaCl 。（1分）

 
（8分）检验出Na₂CO₃得3分；检验出NaHCO₃得2分（若用硝酸检验得1分），
检验出NaCl得3分（未加过量硝酸不得分）。三种物质检验不诛连。
（4）②最后一滴溶液滴入，锥形瓶内的液体恰好从蓝色变成无色，且半分钟不变化 （2分）
③ 177.5 cV （即：0.5×c×V×10^－3×71×1000/0.2）（2分）

试题分析：（1）氨气易溶于饱和食盐水，且NH₃+H₂O=NH₃?H₂O，得到氯化钠、氨水溶液；一水合氨是弱碱，二氧化碳是酸性氧化物，不断通入二氧化碳气体时，NH₃?H₂O+CO₂=NH₄HCO₃；由于碳酸氢钠的溶解度比氯化钠、碳酸氢铵都小，碳酸氢钠最先达到饱和，则碳酸氢铵与氯化钠容易反应，生成碳酸氢钠晶体和氯化铵溶液，即NH₄HCO₃+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl；上述几步反应加起来可得：NaCl + NH₃ + CO₂ + H₂O = NaHCO₃ ↓+ NH₄Cl；（2）碳酸氢钠是固体，加热固体样品应该选择试管或坩埚，故BC正确；A项，属于蒸发装置，加热盐溶液，分离和盐和水，故A错；未了防止冷凝水回流时，导致热的试管底突然遇冷炸裂，试管底应该略低于试管口，故D错；（3）制品是碳酸钠、碳酸氢钠和氯化钠组成的混合物，它们都是可溶性盐，根据实验步骤一、二、三的操作及预期现象和结论综合推断，步骤I加入的试剂是过量或足量Ba(NO₃)₂溶液，振荡，因为硝酸钡只能与碳酸钠反应，生成碳酸钡沉淀和硝酸钠，可以检验制品中含有碳酸钠，并且除去其中的碳酸钠，防止碳酸钠对碳酸氢钠、氯化钠的检验产生干扰；由于碳酸氢钠与硝酸钡不能反应，但是碳酸氢钠与足量或过量氢氧化钠能发生反应，生成水和碳酸钠，生成物中的碳酸钠与步骤一中加入的过量或足量的硝酸钡反应，滤液中又产生少量的白色沉淀，说明制品中含有少量碳酸氢钠；检验制品中的氯化钠可以用硝酸银溶液检验，但是碳酸钠也能与硝酸银反应，都产生白色沉淀，因此需要除去制品中的碳酸钠，由于步骤二的滤液中含有过量氢氧化钠，氢氧化钠也能与硝酸银反应，产生白色沉淀，对氯化钠的检验造成干扰，则步骤三必须先用过量或足量稀硝酸酸化，中和氢氧化钠之后，再向步骤二的滤液中滴入少量或几滴AgNO₃溶液，产生少量的白色沉淀，说明制品中含有氯化钠；（4）实验①中发生的反应为Cl₂+2I^－=2Cl^－+ I₂，则锥形瓶内溶液中的碘离子被自来水中的氯气氧化为单质碘；单质碘遇淀粉变蓝，则实验②中发生的反应为I₂+2S₂O₃^2－=2I^－+S₄O₆^2－，碘离子遇淀粉不变色，则锥形瓶内溶液的颜色由蓝色变为无色，说以滴定终点的现象为：最后一滴Na₂S₂O₃溶液溶液滴入，锥形瓶内的液体恰好从蓝色变成无色，且半分钟不变化；先根据c?V=n求Na₂S₂O₃溶液中溶质的物质的量，即n(Na₂S₂O₃)=cmol/L×V×10^－3L= c×V×10^－3mol；由于Na₂S₂O₃是强电解质，完全电离出钠离子和硫代硫酸根离子，且n(S₂O₃^2－)= n(Na₂S₂O₃)= c×V×10^－3mol；由于I₂+2S₂O₃^2－=2I^－+S₄O₆^2－中I₂与S₂O₃^2－的物质的量之比等于系数之比，则单质的物质的量为c×V×10^－3mol×1/2；由于Cl₂+2I^－=2Cl^－+ I₂中Cl₂与I₂的物质的量之比等于系数之比，则自来水中氯气的物质的量为c×V×10^－3mol×1/2×1/1； 氯气的相对分子质量为71，然后根据n?M=m求自来水中所含氯气的质量，则m(Cl₂)= c×V×10^－3mol×1/2×1/1×71g/mol；200mL=0.2L，最后根据n/V=c求自来水中所含氯气的浓度，则c(Cl₂)= c×V×10^－3mol×1/2×1/1×71g/mol÷0.2L=0.5×c×V×10^－3×71/0.2g/L=0.5×c×V×10^－3×71×1000/0.2mg/L= 177.5 cV mg/L，因为1g=1000mg。