Question

碳酸氢铵是一种重要的铵盐．实验室中，将二氧化碳通入氨水可制得碳酸氢铵，用碳酸氢铵和氯化钠可制得纯碱．
完成下列填空：
（1）二氧化碳通入氨水的过程中，先有

 

晶体（填写化学式）析出，然后晶体溶解，最后析出NH₄HCO₃晶体．
（2）含0.800mol NH₃的水溶液质量为54.0g，向该溶液通入二氧化碳至反应完全，过滤，得到滤液31.2g，则NH₄HCO₃的产率为

 

%．
（3）粗盐（含Ca²⁺、Mg²⁺）经提纯后，加入碳酸氢铵可制得碳酸钠．实验步骤依次为：
①粗盐溶解；
②加入试剂至沉淀完全，煮沸；
③

 

；
④加入盐酸调pH；
⑤加入

 

；
⑥过滤；
⑦灼烧，冷却，称重．
（4）上述步骤②中所加入的试剂为

 

、

 

．
（5）上述步骤④中加盐酸调pH的目的是

 

．
（6）为探究NH₄HCO₃和NaOH的反应，设计实验方案如下：
含0.1mol NH₄HCO₃的溶液中加入0.1mol NaOH，反应完全后，滴加氯化钙稀溶液．
若有沉淀，则NH₄HCO₃与NaOH的反应可能为

 

（写离子方程式）；
若无沉淀，则NH₄HCO₃与NaOH的反应可能为

 

（写离子方程式）．
该实验方案有无不妥之处？若有，提出修正意见

 

．

Answer 1

考点：物质分离、提纯的实验方案设计

专题：

分析：（1）二氧化碳和一水合氨发生的反应为CO₂+2NH₃．H₂O=（NH₄）₂CO₃、（NH₄）₂CO₃+CO₂+H₂O=2NH₄HCO₃；
（2）根据碳原子守恒计算理论上m（NH₄HCO₃），根据题意计算实际m（NH₄HCO₃），从而计算其产率；
（3）粗盐提纯操作步骤为：溶解、加入沉淀剂、过滤，然后向滤液中加入稀盐酸，调节溶液的pH，再向溶液中加入碳酸氢铵，即可得到溶解度较小的NaHCO₃，再过滤、洗涤得到较纯净的NaHCO₃，最后加热NaHCO₃得到Na₂CO₃；
（4）用NaOH除去OH^-，用Na₂CO₃除去Ca ²⁺；
（5）除去过量的NaOH、Na₂CO₃；
（6）若有沉淀，说明溶液中含有CO₃^2-，则HCO₃^-和 OH^-反应生成CO₃^2-，如果没有沉淀，说明溶液中不存在CO₃^2-，则NH₄⁺和OH^-发生反应．

解答： 解：（1）将CO₂通入氨水中首先生成（NH₄）₂CO₃晶体析出，随CO₂不断通入，（NH₄）₂CO₃和CO₂作用转化为NH₄HCO₃晶体，最终析出NH₄HCO₃晶体，发生的反应为CO₂+2NH₃．H₂O=（NH₄）₂CO₃+H₂O、（NH₄）₂CO₃+CO₂+H₂O=2NH₄HCO₃，总反应式为CO₂+NH₃?H₂O=NH₄HCO₃，
故答案为：（NH₄）₂CO₃；
（2）该氨水完全反应需通入0.8molCO₂，过滤得到m（NH₄HCO₃）=54.0g+0.8mol×44g?mol^-1-31.2g=58g，根据碳原子守恒，理论上应得到m（NH₄HCO₃）=0.8mol×79g?mol^-1=63.2g，则NH₄HCO₃的产率为

58g

63.2g

×100%=92%，故答案为：92%；
（3）粗盐提纯步骤应是向粗盐溶液中加入沉淀剂、过滤（除去沉淀），然后加入盐酸，调pH（除去前面加入沉淀剂引入的OH^-与CO₃^2-），此时溶液为纯净的NaCl溶液，再向该溶液中加入NH₄HCO₃，即可析出溶解度较小的NaHCO₃，然后过滤、洗涤得到纯净NaHCO₃，将NaHCO₃加热得到Na₂CO₃，
故答案为：过滤；NH₄HCO₃；
（4）步骤2中加入沉淀剂为NaOH（用来除去Mg²⁺）、碳酸钠（用来除去Ca²⁺），发生的反应分别为 2OH^-+Mg²⁺=Mg（OH）₂↓、CO₃^2-+Ca²⁺=CaCO₃↓，
故答案为：NaOH；Na₂CO₃；
（5）步骤④中加盐酸调pH的目的是除去过量的NaOH、Na₂CO₃，故答案为：除去过量的NaOH、Na₂CO₃；
（6）因向NH₄HCO₃溶液中加入NaOH时，发生的离子反应有：HCO₃^-+OH^-=CO₃^2-+H₂O与NH₄⁺+OH^-=NH₃?H₂O，若NaOH量不足，则两反应存在先后次序问题，故实验中若产生沉淀，说明反应后溶液中含有CO₃^2-，证明先发生HCO₃^-+OH^-=CO₃^2-+H₂O，否则先发生NH₄⁺+OH^-=NH₃?H₂O，如果不煮沸，产生的NH₃．H₂O不会分解而逸出氨气，在Ca ²⁺存在的条件下，溶液中NH₃．H₂O能够将HCO₃^-变成CO₃^2-，所以也会有CaCO₃沉淀生成，最终与前一种现象相同，先煮沸，就是为了驱除溶液中的NH₃，如果NH₃不存在，则HCO₃^-不能与Ca ²⁺反应，进而将两种现象区分开，
故答案为：HCO₃^-+OH^-=CO₃^2-+H₂O；NH₄⁺+OH^-=NH₃?H₂O；需先煮沸，然后滴加氯化钙稀溶液．

点评：本题考查了物质的分离和检验，明确物质性质及实验基本操作是解本题关键，同时考查学生分析问题、解决问题能力，明确反应原理，根据物质的性质分析解答，题目难度中等．