Question

7．某活动小组进行碳酸氢钠的制备实验．有关反应的化学方程式为：NH₃+CO₂+H₂O=NH₄HCO₃；NH₄HCO₃+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl
（1）一位同学将二氧化碳气体通入含氨的饱和食盐水中制备碳酸氢钠，实验装置如下图所示（图中夹持、固定用的仪器未画出）．试回答下列有关问题：

①实验室制氨气的化学方程式Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH₃↑+CaCl₂+2H₂O．
②乙装置中的试剂是饱和碳酸氢钠溶液，丁装置中稀硫酸的作用是吸收未反应完的NH₃．
③实验结束后，分离出NaHCO₃晶体的操作是过滤（填分离操作的名称），该操作所需要的玻璃仪器有：玻璃棒和漏斗、烧杯．
（2）碳酸氢钠受热所得固体12.28g 与足量的石灰水充分反应，所得沉淀经洗涤、干燥．质量为 12.00g，则所得固体中碳酸钠的质量分数为86.3%．

Answer 1

分析 （1）甲装置用于制备二氧化碳，二氧化碳中混有氯化氢，则乙为饱和碳酸氢钠溶液，用于除去氯化氢，二氧化碳和氨水在丙中发生反应NH₃+CO₂+H₂O=NH₄HCO₃；NH₄HCO₃+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl，生成碳酸氢钠，丁中稀硫酸用于吸收氨气，防止污染空气；
（2）碳酸氢钠分解生成碳酸钠，碳酸氢钠、碳酸钠与石灰水反应生成碳酸钙，根据碳酸钙的质量可列方程式确定碳酸钠的质量和质量分数．

解答 解：（1）①实验室用氢氧化钙和氯化铵在加热条件下反应制备氨气，反应的化学方程式为Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH₃↑+CaCl₂+2H₂O，
故答案为：Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH₃↑+CaCl₂+2H₂O；
②利用盐酸制取二氧化碳时，因盐酸易挥发，所以，二氧化碳中常会含有氯化氢气体，碳酸氢钠能与盐酸反应不与二氧化碳反应，所以通过碳酸氢钠的溶液是可以除掉二氧化碳气体中的氯化氢气体，实验过程中氨气可能有剩余，而稀硫酸能与氨气反应，所以稀硫酸的作用是吸收末反应的NH₃，
故答案为：饱和碳酸氢钠溶液；吸收未反应完的 NH₃；
③分离出NaHCO₃晶体的操作是分离固体与液体，常采用的实验操作是过滤操作，常用到的仪器有玻璃棒、烧杯和漏斗，故答案为：过滤； 漏斗、烧杯；
（2）碳酸氢钠受热发生的反应为：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，与足量的石灰水充分反应，
NaHCO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O+NaOH；Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH；
反应生成的碳酸钙物质的量为：$\frac{12g}{100g/mol}$=0.12mol；
设加热后的固体12.28g中含碳酸钠物质的量x、碳酸氢钠物质的量为y，依据题意得到：
①x+y=0.12、②106x+84y=12.28，
根据①②解得：x=0.1mol、y=0.02mol，
则所得固体中碳酸钠的质量分数为：$\frac{0.1mol×106g/mol}{12.28g}$×100%=86.3%，
故答案为：86.3%．

点评 本题考查性质实验方案的设计，是一道有关工业制纯碱知识的一道综合实验题目，为高频考点，题目难度中等，考查学生分析和解决问题的能力，掌握制碱原理是解题的关键．