Question

4．2016年8月的eLife上发表了浙江医科大学第二医院和浙江大学肿瘤研究所的晁明和胡汛等人的一篇论文．媒体以“用十几块钱的小苏打饿死了癌细胞”为题予以报道，报道曲解了小苏打的作用，但小苏打在他们治疗癌症的方法中确实功不可没．在实验室中模拟工业制取NaHCO₃的实验步骤如下：
①连接好装置，检验气密性，在仪器内装入药品．
②先让某一装置发生反应，直到产生的气体不能再在C中溶解，再通入另一装置中产生的气体，片刻后，C中出现固体．继续向C中通入两种气体，直到不再有固体产生．
③分离C中所得的混合物，得到NaHCO₃固体．
④向滤液中加入适量的某固体粉末，有NH₄Cl晶体析出．
（1）如图所示装置的连接顺序是：a接f；e接d；b接c（填接口编号）．

（2）A中反应的离子方程式为CaCO₃+2H⁺=Ca^2-+H₂O+CO₂↑；B中常选用的液体反应物为浓氨水；D中应选用的液体为饱和碳酸氢钠溶液．
（3）步骤②让B装置先发生反应．
（4）C中用球形干燥管而不用直导管，其作用是防倒吸；装有无水CaCl₂的U形管的作用是吸收多余的NH₃．
（5）步骤③分离出NaHCO₃固体的操作是过滤．
（6）步骤④中所加固体粉末化学式为NaCl．所得的晶体中常含有少量的NaCl和NaHCO₃（约占5%～8%），请设计一个简单的实验，不使用其他任何试剂，证明所得晶体大部分是NH₄C1．简要写出操作和现象取少量固体放入试管中，加热，固体大部分消失，在试管口内壁又有较多的固体凝结．

Answer 1

分析 （1）由装置可知：A制取CO₂，制备的CO₂中混有HCl，用装置D除去二氧化碳中的HCl，装置B制取NH₃，二氧化碳与氨气通入C中，其中氨气应防止倒吸，据此分析连接仪器装置；
（2）A装置是制备二氧化碳气体一般用碳酸钙和盐酸反应生成，二氧化碳气体中含有氯化氢气体，会影响碳酸氢钠的生成，D为装置除杂可以用饱和碳酸氢钠溶液，B装置用浓氨水制备氨气；
（3）氨气易溶于水，二氧化碳在水中的溶解度较小，制取碳酸氢钠时先要得到含氨的饱和食盐水；
（4）C中用球形干燥管球形部分空间大，液面上升缓慢，起缓冲作用，所以不用直导管；装有无水CaCl₂的U形管的作用吸收多余的NH₃；
（5）分离NaHCO₃固体通常用过滤操作；
（6）为了析出氯化铵晶体，则向滤液中加入适量的NaCl粉末，提高氯离子浓度，使NH₄Cl晶体析出；实验证明所得固体的成分大部分是氯化铵，是利用氯化铵的性质，受热生成氯化氢和氨气气体，在试管口处温度降低重新生成固体氯化铵分析判断．

解答 解：（1）A制取CO₂，制备的CO₂中混有HCl，用装置D除去二氧化碳中的HCl，为除杂充分，导气管应长进短出，故a连接f，装置B制取NH₃，二氧化碳与氨气通入C中，氨气极易溶于水，故要注意防止倒吸，则e连接d，b连接c；
故答案为：f；e；d； c；
（2）A装置为固液制备二氧化碳，实验室常用碳酸钙和盐酸反应生成，离子方程式为：CaCO₃+2H⁺=Ca^2-+H₂O+CO₂↑，生成的二氧化碳气体中含有氯化氢，若不除去碳酸氢钠难以形成，所以应用饱和碳酸氢钠溶液或饱和氯化钠溶液除去；B装置为浓氨水滴入生石灰制备氨气；
故答案为：CaCO₃+2H⁺=Ca^2-+H₂O+CO₂↑；浓氨水；饱和碳酸氢钠溶液；
（3）候氏制碱方法是利用氨气溶解性大极易溶解于水，二氧化碳气体水中溶解性较小，实验饱和食盐水中先通入氨气，再通入二氧化碳气体；实验操作过程中，应让B装置先发生反应；
故答案为：B；
（4）氨气极易溶于水，用直导管向饱和氯化钠溶液中通入氨气，容易发生倒吸，C中用球形干燥管球形部分液面上升慢起缓冲作用，可以防止倒吸；装有无水CaCl₂的U形管的作用吸收多余的NH₃；
故答案为：防倒吸；吸收多余的NH₃；
（5）分离NaHCO₃固体和液体用过滤的方法；
故答案为：过滤；
（6）第四步中为了析出氯化铵晶体，则向滤液中加入适量的NaCl粉末，提高氯离子浓度，使NH₄Cl晶体析出；所得固体的成分大部分是氯化铵，是利用氯化铵的分解产物为气体，温度降低氨气和氯化氢气体会重新生成固体氯化氨，方法为：取少量固体放入试管中，加热，固体大部分消失，在试管口内壁又有较多的固体凝结，从而证明所得固体的成分大部分是氯化铵；
故答案为：NaCl；取少量固体放入试管中，加热，固体大部分消失，在试管口内壁又有较多的固体凝结．

点评 本题考查了实验制备碳酸氢钠的过程分析和装置作用判断，掌握候氏制碱的反应原理和反应特征是解题关键，熟练掌握工业制备流程和注意问题，能顺利解决问题，侧重于考查学生的分析问题和解决问题的能力，注意相关基础知识的学习与积累．