4.某化学兴趣小组在学习了候氏联合制碱法后,运用下图实验装置和其他实验设备成功制得了纯碱--碳酸钠.
【查阅资料】:
(1)实验原理:NH3+CO2+H2O+NaCl═NaHCO3↓+NH4Cl(向饱和粗食盐水中通入足量氨气至饱和,然后通入二氧化碳,得到溶解度较小的碳酸氢钠白色沉淀和氯化铵溶液).
(2)2NaHCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2CO3+CO2↑+H2O
(3)实验装置如图
【实验步骤】:
(1)准备:称取8g 粗盐,加入到30mL的饱和氨水中,配制饱和氨化粗盐水于大试管中.如图搭好装置并检查气密性.称取50g碳酸钙粉末于圆底烧瓶中,再量取100mL的稀硫酸于玻璃容器中.
(2)制备:将装有配制好的饱和氨化粗盐水的试管浸入冰水中,向其中通入二氧化碳气体约5分钟看到沉淀,约10分钟时产生大量白色沉淀.你觉得烧杯中冰水的主要作用是降温有利于NaHCO3晶体析出.实验结束后将产物过滤,滤渣洗涤、晾干.取少量样品与氢氧化钠溶液混合后加热,用湿润的红色石蕊试纸检验,不变色即可证明滤渣不含铵盐;剩余固体滤渣放入蒸发皿中直接灼烧,还需要的玻璃仪器是玻璃棒,所起的作用搅拌均匀受热.最后将蒸发皿中白色固体冷却既得纯碱碳酸钠.
【反思与拓展】:
(3)实验室常选用大理石和稀盐酸制取二氧化碳气体,通常不用稀硫酸是因为生成微溶CaSO4阻止反应持续进行.本实验中用碳酸钙粉末和稀硫酸也能得到稳定持续的二氧化碳气体,因为接触面积变大加快了反应.写出化学方程式CaCO3+H2SO4═CaSO4+CO2↑+H2O.
(4)假设实验过程中50g 碳酸钙粉末和100mL稀硫酸在圆底烧瓶中能恰好完全反应(二氧化碳气体全部逸出),试计算:(写出计算过程)
①生成二氧化碳的质量;
②若通入大试管的二氧化碳实际利用率为50%,则最多可以生成碳酸氢钠多少g?
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