题目内容

(2013?上海二模)碳酸钠俗称纯碱,其用途很广.实验室中,用碳酸氢铵和饱和食盐水可制得纯碱.各物质在不同温度下的溶解度见表.
温度℃
溶解度
溶质   g/100g水
10 20 30 40 50 60 70
NaCl 35.8 36.0 36.3 36.6 37.0 37.3 37.8
NH4HCO3 15.8 21.0 27.0
NaHCO3 8.2 9.6 11.1 12.7 14.4 16.4
NH4Cl 33.3 37.2 41.4 45.8 50.4 55.2 60.2
实验步骤
Ⅰ、化盐与精制:①粗盐(含Ca2+、Mg2+、SO42-)溶解;②加入足量NaOH和Na2CO3溶液,煮沸;③过滤;④加入盐酸调pH至7.
Ⅱ、转化:①将精制后的食盐溶液温度控制在30~35℃之间;在不断搅拌下,加入研细的碳酸氢铵;保温,搅拌半小时;②静置,
a
a
b
b
;③得到NaHCO3晶体.
Ⅲ、制纯碱:将得的NaHCO3放入蒸发皿中,在酒精灯上灼烧,冷却到室温,即得到纯碱.
(1)“化盐与精制”可除去的粗盐中的杂质离子是
Ca2+、Mg2+
Ca2+、Mg2+

(2)“转化”的离子方程式是
Na++HCO3-=NaHCO3
Na++HCO3-=NaHCO3

(3)“转化”过程中,温度控制在30~35℃之间的加热方式是
水浴加热
水浴加热
;为什么温度控制在30~35℃之间?
温度过高造成NH4HCO3分解,温度过低NH4HCO3的溶解度小
温度过高造成NH4HCO3分解,温度过低NH4HCO3的溶解度小

(4)a,b处的操作分别是
过滤
过滤
洗涤
洗涤

(5)实验室制得的纯碱含少量NaCl还可能含少量NaHCO3,为测定纯碱的纯度,用电子天平准确称取样品G克,将其放入锥形瓶中用适量蒸馏水溶解,滴加2滴酚酞,用c mol/L的标准盐酸滴定至溶液由浅红色变成无色且半分钟不变,滴定过程中无气体产生,所用盐酸的体积为V1 mL.此时发生的反应为:CO32-+H+→HCO3-
①样品中碳酸钠质量百分含量的表达式是
c×V1 ×10-3×M(Na2CO3)g
Gg
×100%
c×V1 ×10-3×M(Na2CO3)g
Gg
×100%

②向锥形瓶溶液中继续滴加2滴甲基橙,用同浓度的盐酸继续滴定至终点,所用盐酸的体积为V2mL.滴定终点时溶液颜色的变化是
黄色变为橙色且半分钟不变
黄色变为橙色且半分钟不变
;根据实验数据,如何判断样品含有NaHCO3
V2>V1则含有NaHCO3
V2>V1则含有NaHCO3
分析:Ⅲ、(1)足量NaOH可以除去Mg2+;Na2CO3溶液可以除去Ca2+,最后加入盐酸可以除去过量的碳酸钠和氢氧化钠;
(2)NH4HCO3与NaCl反应:NH4HCO3与+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl来解答;
(3)根据水浴加热温度易控制且受热均匀;温度过高造成NH4HCO3分解,温度过低NH4HCO3的溶解度小;
(4)根据NH4HCO3的溶解度大于NaHCO3,NH4HCO3与氯化钠两者发生反应生成碳酸氢钠,便有晶体析出,然后过滤、洗涤、干燥可得NaHCO3晶体;
(5)①加酚酞指示剂,指示CO32-+H+=HCO3-应的终点,以此来计算碳酸氢钠的质量分数;
②用甲基橙指示剂,继续用HCl溶液滴定至溶液由黄变橙,指示HCO3-+H+=CO2+H2O反应的终点,所用HCl溶液体积为V2 mL.根据V2 和V1的大小来判断.
解答:解:Ⅲ、(1)足量NaOH可以除去Mg2+;Na2CO3溶液可以除去Ca2+,故答案为:Ca2+、Mg2+
(2)NH4HCO3与NaCl反应:NH4HCO3与+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl,离子方程式Na++HCO3-=NaHCO3↓,故答案为:Na++HCO3-=NaHCO3↓;
(3)根据水浴加热温度易控制且受热均匀;温度过高造成NH4HCO3分解,温度过低NH4HCO3的溶解度小;故答案为:水浴加热;温度过高造成NH4HCO3分解,温度过低NH4HCO3的溶解度小;
(4)NH4HCO3与氯化钠两者发生反应生成碳酸氢钠,便有晶体析出,然后过滤、洗涤可得NaHCO3晶体,故答案为:过滤;洗涤;
(5)①酚酞指示剂,用物质的量浓度为c(mol/L)的HCl溶液滴定至溶液由红色到无色,指示CO32-+H+=HCO3-反应的终点,所用HCl溶液体积为V1mL,碳酸氢钠的质量为c×V1×10-3×M(Na2CO3)g,碳酸钠的质量分数为
c×V1 ×10-3×M(Na2CO3)g
Gg
×100%,故答案为:
c×V1 ×10-3×M(Na2CO3)g
Gg
×100%;
②用甲基橙指示剂,继续用HCl溶液滴定至溶液由黄变橙,指示HCO3-+H+=CO2+H2O反应的终点,所用HCl溶液体积为V2 mL,若V2=V1,只有Na2CO3;若V2>V1,则含有NaHCO3,故答案为:黄色变为橙色且半分钟不变;V2>V1则含有NaHCO3
点评:本题主要考查侯氏制碱法的原理和过程,同使也考查了双指示剂法,难度稍大.
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