Question

氟化钠是一种重要的氟盐，主要用作农业杀菌剂、杀虫剂、木材防腐剂和生产含氟牙膏等．实验室可通过下图所示的流程以氟硅酸（H₂SiF₆）等物质为原料制取氟化钠，并得到副产品氯化铵：

有关物质在水中溶解度（g/100gH₂O）如下：

温度	10℃	20℃	30℃	溶解度：20℃NaF-40℃NH4F-100； 常温Na2SiF6微溶于水
NH4Cl溶解度	33.3	37.2	41.4

请回答下列问题：
（1）操作Ⅰ需要用到的玻璃仪器有：

 

．
（2）写出上述流程前两步中发生反应的化学方程式为：

 

，

 

．
（3）操作Ⅱ洗涤固体的作用是：

 

，操作Ⅲ的具体过程是：

 

．
（4）流程中NH₄HCO₃必须过量，其原因是：

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,制备实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：第一步反应的方程式，根据已知反应物和生成物，可推知其余生成物，配平即得反应方程式．第二步反应是将第一步生成的NH₄F转化为NaF，加入的反应物为NaCl，利用了物质在溶液中溶解度越小则优先析出的特性，所以NaF比NaCl的溶解性小．操作Ⅰ是过滤操作，用到的玻璃仪器包括烧杯、玻璃棒、漏斗；操作Ⅱ是将粗NaF洗涤除去其表面的杂质．操作Ⅲ是将滤液中的溶质进一步提取，故操作是加热蒸发溶剂，析出大量固体后冷却；流程中NH₄HCO₃必须过量，是指第一步操作中必须保证H₂SiF₆能全部反应，以防止生成影响制取物质的纯度．

解答： 解：（1）操作Ⅰ是过滤操作，用到的玻璃仪器包括烧杯、玻璃棒、漏斗，故答案为：烧杯、玻璃棒、漏斗；
（2）第一步反应的方程式，反应物有H₂SiF₆、和NH₄HCO₃，生成物有H₂SiO₃、CO₂，根据质量守恒还应有NH₄F，则反应的化学方程式为H₂SiF₆+6NH₄HCO₃=6NH₄F+H₂SiO₃↓+6CO₂↑+3H₂O，第二步反应是将第一步生成的NH₄F转化为NaF，加入的反应物为NaCl，利用了物质在溶液中溶解度越小则优先析出的特性，所以NaF比NaCl的溶解性小，反应的化学方程式为NH₄F+NaCl=NH₄Cl+NaF↓，
故答案为：H₂SiF₆+6NH₄HCO₃=6NH₄F+H₂SiO₃↓+6CO₂↑+3H₂O；NH₄F+NaCl=NH₄Cl+NaF↓；
（3）操作Ⅱ是将粗NaF洗涤除去其表面的杂质，以得到纯净的NaF，操作Ⅲ是将滤液中的溶质进一步提取，故操作是加热蒸发溶剂，析出大量固体后冷却，
故答案为：除去NaF、NH₄Cl 表面的杂质；蒸发浓缩溶液，析出多量固体后冷却；
（4））流程中NH₄HCO₃必须过量，是指第一步操作中必须保证H₂SiF₆能全部反应，以防止生成Na₂SiF₆沉淀，影响制取物质的纯度，
故答案为：保证H₂SiF₆能全部反应；防止在加入NaCl后H₂SiF₆与NaCl反应生成Na₂SiF₆沉淀混入NaF中影响NaF纯度；

点评：本题考查较为综合，主要考查了化学与工业生产的相关知识，题目难度中等，注意把握制备流程的反应原理，根据题中信息解答，本题易错点为相关化学方程式的书写，注意从质量守恒的角度思考．