Question

18．我国化学家侯德榜于1923年研制成功的“联合制碱法（又称侯氏制碱法）”的主要特点是：在浓氨水（NH₃极易溶于水）中通入足量的二氧化碳生成一种盐，然后在此溶液中加入细的食盐粉末，由于NaHCO₃在该状态下溶解度很小，呈晶体析出，同时由于大部分酸式碳酸盐加热容易转变为正盐，所以将析出的NaHCO₃加热分解即可得纯碱，请回答：
（1）写出上述过程中的反应方程式：
①NH₃•H₂O+CO₂=NH₄HCO₃ ；②NH₄HCO₃+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl；③2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O．
（2）用上述方法生产的起始原料为NH₃•H₂O；CO₂；NaCl（写化学式下同），最终产物为Na₂CO₃、NH₄Cl，该生产过程中没有涉及的反应类型是置换反应（选填四种基本类型反应）．
（3）有人认为该反应有四大优点，你认为正确的是ABD．
①生产过程中的部分产品可循环使用    ②反应不需要加热
③副产品不污染环境     ④副产品是一种可利用的化肥
（4）氨溶于水的实验可设计成喷泉．如图1和图2都可用来做喷泉实验：（上部烧瓶均已装满干燥的氨气）
用图1装置进行喷泉实验，引发水上喷的操作是打开止水夹，挤出胶头滴管中的水；如果只提供如图2的装置，请说明引发喷泉的方法：打开夹子，用手（或热毛巾等）将烧瓶捂热，氨气受热气体膨胀，赶出玻璃导管内的空气，氨气与水接触，即发生喷泉．
（5）在NaHCO₃浓溶液中加入CaCl₂溶液，立即产生白色沉淀和大量气泡．试写出发生反应的化学方程式：CaCl₂+2NaHCO₃=CaCO₃↓+2NaCl+CO₂↑+H₂O．

Answer 1

分析 （1）①根据浓氨水和二氧化碳反应生成碳酸氢铵进行分析，
②根据碳酸氢钠的溶解度很小，以晶体形式析出，两者交换成分进反应，
③根据碳酸氢钠受热分解出碳酸钠来判断．
书写方程式时必须配平，注明反应条件，标出气体或沉淀符号．
（2）根据信息“在浓氨水中通入足量的二氧化碳生成一种盐，然后在此盐溶液中加入细的食盐粉末”判断并回答．根据信息“NH₄HCO₃与NaCl的反应产物是碳酸氢钠和氯化铵，及将析出的碳酸氢钠加热分解即可制得纯碱”判断并回答．根据生产过程发生的反应，以及各反应类型的定义和特点回答；
（3）A、根据生产过程中所涉及物质的来源和去向判断．
B、根据氯化铵的组成判断．
C、根据碳酸氢钠分解制纯碱的条件判断．
D、根据氯化铵的用途判断．
（4）利用氨气极易溶于水，形成压强差而形成喷泉，加热时烧瓶内压强增大，气体体积膨胀，当氨气与水接触时会导致烧瓶内压强减小．
（5）以氯化钙可以和碳酸氢钠反应生成白色沉淀碳酸钙、氯化钠、水和二氧化碳，写出化学方程式．

解答 解：（1）①浓氨水和二氧化碳反应生成碳酸氢铵，故答案为：NH₃•H₂O+CO₂=NH₄HCO₃；
②碳酸氢钠的溶解度很小，表现为沉淀，所以可以发生复分解反应，碳酸氢铵和氯化钠反应生成碳酸氢钠和氯化铵，故答案为：NH₄HCO₃+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
③碳酸氢钠在受热的条件下生成碳酸钠、水和二氧化碳，故答案为：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O；
（2）根据信息“在浓氨水中通入足量的二氧化碳生成一种盐，然后在此盐溶液中加入细的食盐粉末”判断，原始原料有氨水、二氧化碳、氯化钠，化学式分别为：NH₃•H₂O；CO₂；NaCl．
根据信息“由于大部分酸式碳酸盐不稳定，加热后容易转化为正盐、水和二氧化碳，所以将析出的碳酸氢钠加热分解即可制得纯碱”可知，最终产物是纯碱，另外，在得到碳酸氢钠的现时还得到一种副产物氯化铵，化学式分别为：Na₂CO₃、NH₄Cl．
在生产过程发生的反应有CO₂+NH₃．H₂O═NH₄HCO₃、NaCl+NH₄HCO₃=NaHCO₃↓+NH₄Cl和2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑它们分别为化合反应、复分解反应、分解反应，缺少置换反应类型；
故填：NH₃•H₂O；CO₂；NaCl；Na₂CO₃、NH₄Cl；置换反应
（3）A、生产过程步骤④得到的氯化钠溶液可作为步骤②制碳酸氢钠的原料循环使用，所以正确．
B、副产品是氯化铵，其中含有氮元素，是一种氮肥，所以正确．
C、步骤③碳酸氢钠分解制纯碱时需要加热，所以错误．
D、氯化铵是一种氮肥，可再利用，不是污染物，所以正确．
故选：ABD．
（4）氨气极易溶于水，如果打开止水夹，氨气溶于水后烧瓶内压强迅速减小，而形成喷泉；加热时烧瓶内压强增大，气体体积膨胀，当氨气与水接触时，因氨气极易溶于水而导致烧瓶内压强迅速减小而形成喷泉，
故答案为：打开止水夹，挤出胶头滴管中的水；打开夹子，用手（或热毛巾等）将烧瓶捂热，氨气受热气体膨胀，赶出玻璃导管内的空气，氨气与水接触，即发生喷泉．
（5）氯化钙可以和碳酸氢钠反应生成白色沉淀碳酸钙、氯化钠、水和二氧化碳，故填：CaCl₂+2NaHCO₃=CaCO₃↓+2NaCl+CO₂↑+H₂O

点评 本题考查氨气的制备和性质，题目难度不大，本题注意形成喷泉的原理和操作方法．书写化学方程式时，首先分析应用的原理，然后根据反应物、生成物书写方程式，注意要遵守书写规则．