Question

5．在实验室中，可利用碳酸氢钠、氯化钠、氯化铵等物质溶解度的差异，通过饱和食盐水、氨和二氧化碳反应，获得碳酸氢钠晶体，反应原理可用如下化学方程式表示：NH₃+CO₂+NaCl+H₂O═NH₄Cl+NaHCO₃↓，依据此原理，欲制得碳酸钠晶体，某校学生设计了如图实验装置，其中B装置中的试管内是溶有氨和氯化钠的溶液，且二者均已达到饱和：
（1）A装置中所发生反应的离子方程式为：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O．
C装置中稀硫酸的作用为：吸收从B装置中的试管内逸出的氨气，减少对环境的污染．
（2）表中所列出的是相关物质在不同温度下的溶解度数据（g/100g水）

	0℃	10℃	20℃	30℃	40℃	50℃
NaCl	35.7	35.8	36.0	36.3	36.6	37.0
NaHCO3	6.9	8.1	9.6	11.1	12.7	14.5
NH4Cl	29.4	33.3	37.2	41.4	45.8	50.4

参照表中数据，请分析B装置中使用冰水是因为温度越低碳酸氢钠溶解度越小，便于析出．
（3）该校学生在检查完此套装置气密性后进行实验，结果没有得到碳酸氢钠晶体，指导教师指出应在A与B装置之间（填写字母）连接一个盛有饱和NaHCO₃溶液 的洗气装置，其作用是除去CO₂中混有的HCl气体．
（4）利用改进后的装置进行实验，在B中的试管内析出了晶体，经必要的操作后得到了一种纯净的晶体．请通过简单实验判断该晶体是碳酸氢钠晶体晶体而不是碳酸氢铵晶体，简述操作方法、实验现象及结论：取少量晶体置于试管中，在酒精灯上加热使其充分反应后，还有白色固体剩余，则晶体不是NH₄HCO₃．
（5）若该校学生进行实验时，所用饱和食盐水中含NaCl的质量为5.85g，实验后得到干燥的NaHCO₃晶体的质量为5.88g，则NaHCO₃的产率为70%．

Answer 1

分析 （1）A装置是指取二氧化碳气体的装置，是碳酸钙和盐酸发生反应生成氯化钙、水和二氧化碳；C装置稀硫酸是尾气处理装置吸收过量的氨气；
（2）B装置中的试管内是溶有氨和氯化钠的饱和溶液，通入二氧化碳气体会发生反应生成碳酸氢钠和氯化铵，温度越低越有利于碳酸氢钠的晶体析出；
（3）通入二氧化碳没有得到碳酸氢钠晶体，是二氧化碳气体中含有氯化氢气体，通入后和氨气反应不能生成碳酸氢钠，所以需要加一个洗气装置用饱和碳酸氢钠溶液除去二氧化碳中的氯化氢气体；
（4）碳酸氢钠受热分解为碳酸钠、水、二氧化碳，碳酸氢铵受热分解为氨气、水、二氧化碳，根据加热后的产物判断；
（5）依据化学方程式计算理论生成碳酸氢钠的质量，结合实际生成的碳酸氢钠的质量计算产率．

解答 解：（1）A装置是指取二氧化碳气体的装置，是碳酸钙和盐酸发生反应生成氯化钙、水和二氧化碳；反应的离子方程式为：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O；C装置稀硫酸是尾气处理装置吸收过量的氨气，防止污染环境；
故答案为：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O；吸收从B装置中的试管内逸出的氨气，减少对环境的污染；
（2）B装置中的试管内是溶有氨和氯化钠的饱和溶液，通入二氧化碳气体会发生反应生成碳酸氢钠和氯化铵，依据图标分析可知温度越低，碳酸氢钠的溶解度越小，所以温度越低越有利于碳酸氢钠的晶体析出；
故答案为：温度越低碳酸氢钠溶解度越小，便于析出；
（3）二氧化碳气体中含有氯化氢气体，通入后和氨气反应不能生成碳酸氢钠，所以的不到碳酸氢钠晶体，所以需要加一个洗气装置用饱和碳酸氢钠溶液除去二氧化碳中的氯化氢气体；
故答案为：A与B；饱和NaHCO₃溶液；除去CO₂中混有的HCl气体；
（4）碳酸氢钠在加热的条件下生成碳酸钠、水和二氧化碳，反应为：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，有白色固体碳酸钠剩余，碳酸氢铵（NH₄HCO₃）受热分解，生成氨气（NH₃）、二氧化碳和水，反应的化学方程式为：NH₄HCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+CO₂↑+H₂O，无固体剩余，所以判断该晶体是碳酸氢钠晶体而不是碳酸氢铵晶体，方法为：取少量晶体置于试管中，在酒精灯上加热使其充分反应后，还有白色固体剩余，则晶体不是NH₄HCO₃，故答案为：取少量晶体置于试管中，在酒精灯上加热使其充分反应后，还有白色固体剩余，则晶体不是NH₄HCO₃；
（5）饱和食盐水中含NaCl的质量为5.85g，依据化学方程式计算NH₃+CO₂+NaCl+H₂O═NH₄Cl+NaHCO₃（晶体），理论得到碳酸氢钠质量为8.4g：实验后得到干燥的NaHCO₃晶体的质量为5.88g，则碳酸氢钠的产率=$\frac{5.88g}{8.4g}$×100%=70%；
故答案为：70%．

点评 本题考查了侯氏制碱的反应原理和实验设计和操作，产率计算方法，流程中注意问题的分析是解题关键，题目难度中等．