Question

【题目】Na2CO3是重要的化工原料，工业上采用NH3、CO2、NaCl为原料来制备。某兴趣小组用NH4HCO3固体替换NH3和CO2，按照下列流程在实验室模拟制备Na2CO3。

完成下列填空：

（1）步骤1中，为控制反应温度在30～35℃，应选用的加热方式是_______________；实验前NH4HCO3固体须在____________里（填仪器名称）磨成粉末，且加入时要不断搅拌，这些操作的目的是_____________________________________________________________。

（2）步骤3中，使用饱和NaHCO3溶液洗涤白色固体的原因是____________________________。

（3）步骤4中，恒温炉内发生的化学反应为______________________________（书写化学方程式）。

为检验产品纯度，该小组按如下流程操作：

（4）判断操作II中滴加Ba(OH)2溶液是否过量的方法是___________________________________。

（5）若样品中杂质不与Ba(OH)2反应，则Na2CO3的质量分数为____________（小数点后保留两位）。

（6）若样品中所含杂质是NaHCO3、NaCl中的一种或两种，①如何确定样品中是否含有NaCl，设计实验方案_________________________________________________________________。

②有同学认为，根据上述实验数据就可以判断出样品中一定含有NaCl，无需再实验检验，判断的理由是____________________________________________________________________________________。

Answer 1

【答案】水浴加热 研钵 使反应物充分接触 NaHCO3固体在饱和NaHCO3溶液中不能溶解，用其洗涤可以减少产品的损失 2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑ 静置，向上层清液中滴加Ba(OH)2溶液，无沉淀生成则过量 0.98 取样，将样品溶于水，向其中滴加硝酸至无气泡产生，再滴加硝酸银，有白色沉淀生成，则含有NaCl； 通过BaCO3沉淀的质量计算样品中含Na2CO3或含Na2CO3、NaHCO3的质量均小于0.530g，所以其中一定含NaCl。

【解析】

(1)反应温度在30～35℃，小于100℃时可采用水浴加热；研碎固体通常用研钵；

(2)碳酸氢钠溶解度小于碳酸氢铵，则白色固体为NaHCO3，用饱和碳酸氢钠溶液可减少碳酸氢钠的损失；

(3)步骤4为碳酸氢钠加热分解生成碳酸钠、二氧化碳和水；

(4)取少量上层溶液，加入氢氧化钡溶液，根据是否生成沉淀分析；

(5)根据关系式Ba(OH)2～BaCO3～Na2CO3计算；

(6)①先加入过量稀硝酸，然后加入硝酸银溶液，根据是否有沉淀生成可检验是否含有氯化钠；

②利用极值法，若0.530g完全为碳酸钠或碳酸氢钠，计算出生成碳酸钡沉淀的量，根据计算结果分析。

(1)步骤1中，为控制反应温度在30～35℃，为了得到较稳定的温度，可以采用水浴加热的方法；实验研碎NH4HCO3固体须在研钵中进行；研碎固体和不断搅拌，都可以使反应物充分接触，加快反应速率；

(2)NaHCO3的溶解度小于NH4HCO3，得到的白色固体为NaHCO3，由于NaHCO3固体在饱和NaHCO3溶液中不能溶解，为了除去碳酸氢钠表明的杂质，且减少碳酸氢钠的损失，可用饱和NaHCO3溶液洗涤；

(3)白色固体为碳酸氢钠，碳酸氢钠不稳定，加热分解生成碳酸钠，反应方程式为：2NaHCO3Na2CO3+CO2↑H2O；

(4)操作Ⅱ中滴加Ba(OH)2溶液是否过量的方法是：静置，向上层清液中滴加Ba(OH)2溶液，无沉淀生成则过量；

(5)n(BaCO3)＝≈0.00490mol，根据关系式Ba(OH)2～BaCO3～Na2CO3可知，n(Na2CO3)＝n(BaCO3)＝0.00490mol，样品中Na2CO3的质量分数为：＝0.98；

(6)①确定样品中是否含有NaCl的实验方案为：取样，将样品溶于水，向其中滴加稀硝酸至不再产生气泡，再滴加硝酸银，有白色沉淀生成，则含有NaCl，否则不含；

②若0.530g完全为Na2CO3，根据碳原子守恒n(BaCO3)＝n(Na2CO3)＝＝0.005mol＞0.00490mol；若若0.530g完全为NaHCO3，根据碳原子守恒n(BaCO3)＝n(Na2CO3)＝≈0.0063mol＞0.00490mol，所以样品中一定含有NaCl。