根据侯德榜制碱法原理,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,经过处理后,转入蒸发皿中,灼烧2小时,得Na2CO3固体.
四种盐在不同温度下的溶解度(g)表
温度 溶解度 盐 | 0℃ | 10℃ | 20℃ | 30℃ | 40℃ | 50℃ | 60℃ | 100℃ |
NaCl | 35.7 | 35.8 | 36.0 | 36.3 | 36.6 | 37.0 | 37.3 | 39.8 |
NH4HCO3 | 11.9 | 15.8 | 21.0 | 27.0 | ① | -- | -- | -- |
NaHCO3 | 6.9 | 8.1 | 9.6 | 11.1 | 12.7 | 14.5 | 16.4 | -- |
NH4Cl | 29.4 | 33.3 | 37.2 | 41.4 | 45.8 | 50.4 | 55.3 | 77.3 |
1、①温度高于35℃NH4HCO3会分解.
2、碳酸氢钠受热分解:2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑
(1)饱和NaCl溶液中加入NH4HCO3固体,发生了复分解反应,生成NaHCO3晶体,写出其中发生反应的化学方程式______.
(2)加料完毕后,继续保温30分钟,目的是______,用蒸馏水洗涤NaHCO3晶体的目的是除去杂质,杂质中一定含有的物质是______(以化学式表示).
(3)过滤掉NaHCO3晶体后的滤液中还有一定量的NaHCO3溶解在水中,此时可向滤液中加入一定量的______,并作进一步处理,使NaCl溶液循环使用.
(4)某小苏打样品中混有少量碳酸钠,取药品2.0g加热到质量不再减少为止,共收集到二氧化碳气体0.22L(二氧化碳的密度为2.0g/L).向加热后的剩余固体中加入一定量质量分数为3.65%的稀盐酸,使其恰好完全反应,求消耗该稀盐酸的质量是多少克?
某兴趣小组同学为证明NaOH溶液与稀盐酸发生了中和反应,从不同角度设计了如下实验方案,并进行实验.
I、实验方案
方案一:先用pH试纸测定NaOH溶液的pH,再滴加盐酸,并不断振荡溶液,同时测定混合溶液的pH,如果测得的pH逐渐变小且小于7,则证明NaOH溶液与稀盐酸发生了化学反应.
(1)用pH试纸测定NaOH溶液pH时,正确的操作是:______.
(2)简述强调“测得的pH小于7”的理由:______.
方案二:化学反应中通常伴随有能量的变化,可借助反应前后的温度变化来判断反应的发生.如果
NaOH溶液与稀盐酸混合前后温度有变化,则证明发生了化学反应.
该组同学将不同浓度的盐酸和NaOH溶液各10克混合,用温度计测定室温下混合前后温度的变化,并记录了每次混合前后温度的升高值△t(如下表).
编号 | 盐酸 | NaOH溶液 | △t/℃ |
1 | 3.65% | 2.00% | 3.5 |
2 | 3.65% | 4.00% | x |
3 | 7.30% | 8.00% | 14 |
(1)表中x=______.
(2)某同学在没使用温度计的情况下,通过右图所示装置完成了实验.则该同学根据______判断NaOH溶液与稀盐酸发生了中和反应.
II、实验中的意外情况
在实验过程中,他们发现盛放NaOH溶液的试剂瓶瓶口和橡皮塞上出现了白色粉末.他们依据所学的化学知识,对这种白色粉末的成分作了如下猜想:①可能是NaOH;②可能是Na2CO3; ③可能是NaOH和Na2CO3.
(1)小明同学取白色粉末少许,溶于水后,先向溶液中加入足量的______溶液,看到白色沉淀产生,然后向上层清液中加入酚酞试液,看到溶液呈红色,验证了猜想③是正确的.
(2)为了进一步研究,三位同学取了10.0g上述样品,利用电子天平共同做了下图所示的实验.
实验数据记录如下:
称 量 项 目 | 称 量 时 间 | 质量(g) |
试样 | 10.00 | |
装置+稀硫酸质量 | 241.20 | |
装置+稀硫酸质量+试样 | 反应开始后15秒 | 249.20 |
装置+稀硫酸质量+试样 | 反应开始后35秒 | 249.00 |
装置+稀硫酸质量+试样 | 反应开始后55秒 | 249.00 |
试通过分析表中数据计算上述样品中各成份的质量分数(写出计算过程).______.
(3)有同学提出按上述实验所测得试样中Na2CO3质量分数会偏小,该同学的理由是(实验操作均正确):______.