题目内容

20．根据侯德榜制碱法原理并参考下表的数据，实验室制备纯碱Na2CO3的主要步骤是：将配制好的饱和NaCl溶液倒入烧杯中加热，控制温度在30～35℃，搅拌下分批加入研细的NH4HCO3固体，加料完毕后，继续保温30分钟，静置、过滤得NaHCO3晶体．用少量蒸馏水洗涤除去杂质，抽干后，转入蒸发皿中，灼烧2小时，制得Na2CO3固体．四种盐在不同温度下的溶解度（g/100g水）                     
温度
溶解度盐		0℃10℃20℃30℃40℃50℃60℃100℃
NaCl35.735.836.036.336.637.037.339.8
NH4HCO311.915.821.027.0-①---
NaHCO36.98.19.611.112.714.516.4-
NH4Cl29.433.337.241.445.850.455.377.3
请回答：
（1）反应温度控制在30～35℃，是因为若高于35℃，则NH4HCO3分解，若低于30℃，则反应速率降低；为控制此温度范围，采取的加热方法为水浴加热；
（2）加料完毕后，继续保温30分钟，目的是使反应充分进行．静置后只析出NaHCO3晶体的原因是NaHCO3的溶解度最小．用蒸馏水洗涤NaHCO3晶体的目的是除去NaCl、NH4Cl、NH4HCO3杂质（用化学式表示）；
（3）过滤所得的母液中含有NaHCO3、NaCl、NH4Cl、NH4HCO3（用化学式表示），需加入HCl，并作进一步处理，使NaCl溶液循环使用，同时可回收NH4Cl；
（4）测试纯碱产品中NaHCO3含量的方法是：准确称取纯碱样品W g，放入锥形瓶中加蒸馏水溶解，加1～2滴酚酞指示剂，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，再加1～2滴甲基橙指示剂，继续用HCl溶液滴定至溶液由黄变橙，所用HCl溶液体积为V2 mL．写出纯碱样品中NaHCO3质量分数的计算式：NaHCO3（%）=$\frac{c（{V}_{2}-{V}_{1}）M}{1000W}$×100%．

分析 （1）碳酸氢铵在低于30℃时分解较少，40℃时开始大量分解．若温度过低，则反应速率较慢．故反应温度控制在30-35℃之间为宜；水浴加热是把要加热的物质放在水中，通过给水加热达到给物质加热的效果．水浴加热的优点是避免了直接加热造成的过度剧烈与温度的不可控性，可以平稳地加热，水浴加热的缺点是加热温度最高只能达到100度；
（2）加料完毕后，继续保温一段时间为使反应充分进行，使反应完全．物质的溶解度，碳酸氢铵0℃时溶解度为11.3%；20℃时为21%；40℃时为35%．碳酸氢钠30℃为11.1g，30℃时碳酸氢钠的溶解度更小，故碳酸氢钠先析出．用蒸馏水洗涤NaHCO3晶体中杂质，此反应中杂质为 NaCl、NH4Cl、NH4HCO3；
（3）过滤除去析出的碳酸氢钠后所得的母液主要成分为NaHCO3、NaCl、NH4Cl、NH4HCO3．加入盐酸后，溶液中剩余的NaCl和NH4Cl，氯化钠可以重复使用，氯化铵可以回收利用；
（4）加酚酞指示剂，指示CO32-+H+=HCO3-应的终点，再加甲基橙指示剂，指示HCO3-+H+=CO2+H2O反应的终点，样品中含有的碳酸氢钠反应消耗盐酸体积为（V2-V1 ）mL，消耗盐酸的物质的量为c（V2-V1 ）÷1000 mol，故碳酸氢钠的物质的量为c（V2-V1）÷1000 mol，以此来计算碳酸氢钠的质量分数为．

解答 解：（1）碳酸氢铵10～20℃时，不易分解，30℃时开始大量分解．若温度过低，则反应速率较慢．故反应温度控制在30-35℃之间为宜．水浴加热是把要加热的物质放在水中，通过给水加热达到给物质加热的效果．一般都是把要反应的物质放在试管中，再把试管放在装有水的烧杯中，再在烧杯中插一根温度计，可以控制反应温度．水浴加热的优点是避免了直接加热造成的过度剧烈与温度的不可控性，可以平稳地加热，许多反应需要严格的温度控制，就需要水浴加热．水浴加热的缺点是加热温度最高只能达到100度．
故答案为：NH4HCO3分解；反应速率降低；水浴加热；
（2）加料完毕后，继续保温30分钟，可以使反应充分进行，使反应完全．碳酸氢铵0℃时溶解度为11.3%；20℃时为21%；40℃时为35%．碳酸氢钠0℃溶解度为6.9 g，5℃为7.45 g，
10℃为8.15 g，15℃为8.85 g，20℃为9.6 g，25℃为10.35 g，30℃为11.1g，35℃为11.9 g，40℃为12.7 g，45℃为13.55 g，50℃为14.45 g，55℃为15.4g，60℃为16.4g．30℃时碳酸氢钠的溶解度更小，故碳酸氢钠先析出．用蒸馏水洗涤NaHCO3晶体的目的是为了除去杂质，此反应中杂质为 NaCl、NH4Cl、NH4HCO3．
故答案为：使反应充分进行；NaHCO3的溶解度最小；NaCl、NH4Cl、NH4HCO3；
（3）过滤除去析出的碳酸氢钠，溶液中还有部分碳酸氢钠未析出，还有溶解在溶液中的NaCl、NH4Cl、NH4HCO3，所得的母液主要成分为NaHCO3、NaCl、NH4Cl、NH4HCO3．加入盐酸后，碳酸氢钠转化为氯化钠，碳酸氢铵转化为氯化铵，这时溶液中的NaCl溶液循环使用，同时可回收NH4Cl．
故答案为：NaHCO3、NaCl、NH4Cl、NH4HCO3；HCl；
（4）加酚酞指示剂，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；再加甲基橙指示剂，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．上述的两个离子方程式为①CO32-+H+=HCO3-②HCO3-+H+=CO2+H2O，故样品中含有的碳酸氢钠反应消耗盐酸体积为（V2-V1 ）mL，消耗盐酸的物质的量为c（V2-V1 ）÷1000 mol，故碳酸氢钠的物质的量为c（V2-V1）÷1000 mol，碳酸氢钠的质量为c（V2-V1 ）M÷1000 g，碳酸氢钠的质量分数为$\frac{c（{V}_{2}-{V}_{1}）M}{1000W}$×100%，
故答案为：$\frac{c（{V}_{2}-{V}_{1}）M}{1000W}$×100%．

点评 本题考查学生根据侯氏制碱法的基本过程进行解题，学生能利用各种物质常见的溶解度和物质的质量分数来计算是解题的关键，难度稍大．

练习册系列答案
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10．根据如图所示实验装置，回答有关问题：

（1）写出如图仪器的名称  a：试管     b：长颈漏斗
（2）在实验室中用过氧化氢溶液和二氧化锰粉末制取氧气可选用的发生装置为B你选择该发生装置的依据是反应物是固体、液体、不需加热其中二氧化锰起催化作用．
（3）实验室可用高锰酸钾制取氧气有关化学方程式为2KMnO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K2MnO4+MnO2+O2↑．在采用该装置制氧气时，还应在试管口放一团棉花，其目的是防止加热时高锰酸钾粉末进入导管．
（4）装置B还可以用于实验室制备二氧化碳（合理均可），b中药品是稀盐酸，块状固体是大理石（或石灰石）．
11．有关分子、原子的说法正确的是（　　）
A．花香四溢说明分子间有间隔
B．气体易被压缩是因为气体分子受压变小
C．化学变化中分子、原子都可分
D．原子是化学变化中的最小粒子
8．某纯碱样品中混有少量的氯化钠，为了测定样品的纯度，小明做了如下实验：准确称取样品12.0g，向其中加入57.9g稀盐酸，恰好完全反应，共产生气体4.4g，请回答下列问题：
（1）纯碱样品中的Na2CO3的质量分数是多少？（结果保留一位小数，要求写出计算过程）
（2）反应后所得溶液中NaCl的质量是多少？（要求写出计算过程）
15．近年来有人提出了利用海水（含氯化钠）处理含二氧化硫的废气，该方法的流程如图所示：

（1）该流程③中涉及到的基本化学反应类型是化合反应；
（2）写出上述流程图中过程④的化学反应方程式Na2SO3+2HCl═2NaCl+H2O+SO2↑．
5．按体积分数计算，在空气中最大的是（　　）
A．二氧化碳B．氧气C．氮气D．稀有气体
12．按要求写出下列适当的符号
（1）两氢原子2H；
（2）铜元素Cu；
（3）钠离子Na+；
（4）二氧化碳CO2；
（5）水H2O；
（6）高锰酸钾KMnO4．
9．如图所示为实验室中常见的气体制备和收集装置．

（1）实验室用高锰酸钾制取氧气，化学反应文字表达式为高锰酸钾$\stackrel{加热}{→}$氯酸钾+二氧化锰+氧气；应选用发生装置A　（填字母序号），但需在管口放棉花，作用是为了防止高锰酸钾粉末进入导管若用装置D收集氧气，验满的方法是将带火星的木条平放在集气瓶口，木条复燃，证明氧气满了．
（2）实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气，若选用C做发生装置，你认为选用C比B的优点是可以控制反应的速度；节约药品．
（3）欲使用装置E用排空气法收集氧气，则气体应从a　（填“a”或“b”）端通入；欲使用装置E用排水法收集氧气，先将瓶中装满水，再将气体从b　（填“a”或“b”）端通入．
（4）已知一氧化氮气体难溶于水，在空气中容易与氧气发生反应，则收集一氧化氮气体时应选用图中装置F　（填字母序号）．
18．下列图示实验操作中，正确的是（　　）
A．B．C．D．

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