题目内容

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，欲制得碳酸氢钠晶体，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）下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℃
NaCl35.735.836.036.336.637.0
NaHCO36.98.19.611.112.714.5
NH4Cl29.433.337.241.445.850.4
参照表中数据，请分析B装置中使用冰水是因为温度越低，碳酸氢钠的溶解度越小，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装置B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而不是碳酸氢铵晶体，简述操作方法、实验现象及结：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%．

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；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．

练习册系列答案
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15．在一固定容积的密闭容器中，充入2mol CO2和1mol H2发生如下化学反应：CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g），其化学平衡常数与温度（T）的关系如表：
T/℃7008008301 0001 200
K0.60.91.01.72.6
回答下列问题：
（1）该反应的化学平衡常数表达式为K=$\frac{[CO]•[{H}_{2}O]}{[C{O}_{2}]•[{H}_{2}]}$．
（2）若反应在830℃下达到平衡，则CO2气体的转化率为33.3%．
（3）若绝热时（容器内外没有热量交换），平衡发生移动的结果是使容器内CO的浓度增大，则容器内气体温度降低（填“升高”、“降低”或“不能确定”）．
（4）能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是BC（填字母序号）．
A．容器内压强不变
B．混合气体中c（CO）不变
C．v正（H2）=v逆（H2O）
D．c（CO2）=c（CO）
E．c（CO2 ）•c（H2）=c（CO）•c（H2O）
16．下列物质的水溶液中，呈酸性的是（　　）
A．CO2B．NaOHC．NaHCO3D．K2SO4
13．下列叙述正确的是（　　）
A．25℃时，0.1mol•L-1的硫化氢溶液比等浓度的硫化钠溶液的导电能力弱
B．某反应2A（g）?C（g）+3D（g）在高温时能自发进行，则该反应的△H＜0
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20．FeCl3 具有净水作用，但腐蚀设备，而聚合氯化铁是一种新型的絮凝剂，处理污水比FeCl3 高效，且腐蚀性小．请回答下列问题：
（1）FeCl3 净水的原理是Fe3++3H2O?Fe（OH）3+3H+（用离子方程式表示，下同）．FeCl3 溶液腐蚀钢铁设备，除H+作用外，另一主要原因是（用离子方程式表示）2Fe3++Fe=3Fe2+；．
（2）为节约成本，工业上用NaClO3 氧化酸性FeCl2 废液得到FeCl3．
①若酸性FeCl2 废液中c（Fe2+）=2.0×10-2 mol•L-1，c（Fe3+）=1.0×10-3 mol•L-1，c（Cl-）=5.3×10-2 mol•L-1，则该溶液的pH约为2．
②完成NaClO3 氧化FeCl2 的离子方程式：□ClO3-+□Fe2++□6H+═□Cl-+□Fe3++□3H2O．
（3）FeCl3 在溶液中分三步水解：
Fe3++H2O?Fe（OH）2++H+ K1
Fe（OH）2++H2O?Fe（OH）2++H+ K2
Fe（OH）++H2O?Fe（OH）3+H+ K3
以上水解反应的平衡常数K1、K2、K3由大到小的顺序是K1＞K2＞K3．通过控制条件，以上水解产物聚合，生成聚合氧化铁，离子方程式为：xFe3++yH2O═Fex（OH）y（3x-y）++yH+
欲使平衡正向移动可采用的方法是（填序号）bd．
a．降温  b．加水稀释 c．加入NH4Cl   d．加入NaHCO3
室温下，使氯化铁溶液转化为高浓度聚合氯化铁的关键条件是调节溶液的pH．
（4）天津某污水处理厂用氯化铁净化污水的结果如图所示．由图中数据得出每升污水中投放聚合氯化铁[以Fe（mg•L-1）表示]的最佳范围约为18～20mg•L-1．
10．下列说法正确的是（　　）
A．常温下，pH=3的HX（一元酸）溶液与pH=11的YOH（一元碱）溶液等体积混合，所得溶液的pH一定大于或等于7
B．在相同温度下，浓度均为0.1 mol•L-1的（NH4）2Fe（SO4）2和（NH4）2SO4溶液中，c（NH4+）相同
C．在pH＜7的CH3COOH和CH3COONa的混合液中，c（Na+）＞c（CH3COO-）＞c（H+）＞c（OH-）
D．0.4 mol•L-1盐酸与0.1 mol•L-1NaAlO2溶液等体积混合，所得溶液中：c（Cl-）＞c（Na+）＞c（Al3+）＞c（H+）＞c（OH-）
17．下列有关物质的性质或应用均正确的是（　　）
A．二氧化硅为酸性氧化物，可用于制作计算机芯片
B．氢氧化镁分解时吸收大量的热量，添加到合成树脂中可作阻燃剂
C．碳酸钠可以作为食品疏松剂
D．食品工业中可以用二氧化硫加工银耳，使之更白
14．能正确表示下列反应的离子方程式的是（　　）
A．Fe2O3溶于足量稀盐酸：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O
B．实验室制CO2：CO32-+2H+=CO2+H2O
C．向澄清石灰水中通入少量CO2：OH-+CO2=HCO3-
D．NaHSO4溶液中加入Ba（OH）2溶液后恰好显中性Ba2++OH-+H++SO42-=BaSO4+H2O
15．实验室制取Cl2的反应方程式之一为：2KMnO4+16HCl（浓）═2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑，浓盐酸表现出来的性质是①②（填写编号）．①还原性 ②酸性 ③氧化性，被氧化的盐酸占反应盐酸总量的$\frac{5}{8}$；当标准状况下有11.2L氯气生成时，该反应的电子转移数为NA．

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