Question

3．我国化工专家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如图1：

（1）沉淀池中发生的化学反应方程式是NH₃+H₂O+CO₂+NaCl=NH₄Cl+NaHCO₃↓．
（2）上述流程中X物质的分子式CO₂．
（3）碳酸氢铵与饱和食盐水反应，能析出碳酸氢钠晶体的原因是C   （选填字母）．
A．碳酸氢钠难溶于水
B．碳酸氢钠受热易分解
C．碳酸氢钠的溶解度相对较小，所以在溶液中首先结晶析出
（4）某探究活动小组根据上述制碱原理，欲制备碳酸氢钠，同学们按各自设计的方案进行实验．第一位同学：将二氧化碳气体通入含氨的饱和食盐水中制备碳酸氢钠，实验装置如图2所示（图中夹持、固定用的仪器未画出）．
请回答：
①甲中发生反应的离子方程式是CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑
②乙装置中的试剂是饱和碳酸氢钠溶液
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）．
第二位同学：用图中戊装置进行实验（其它装置未画出）．
④为提高二氧化碳在此反应液中被吸收的程度，实验时，须先从a管通入NH₃ 气体，再从b管通入CO₂  气体．
⑤装置c中的试剂为C （选填字母）
A．碱石灰   B．浓硫酸   C．无水氯化钙
（5）请你再写出一种实验室制取少量碳酸氢钠的方法：（用简要的文字和相关的化学反应方程式来描述）：NaOH+CO₂=NaHCO₃或Na₂CO₃+CO₂+H₂O=2NaHCO₃．

Answer 1

分析 将二氧化碳和氨气、食盐水加入沉淀池中，发生的反应为NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl，得到的沉淀在煅烧炉中发生反应2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂，从而得到Na₂CO₃，煅烧过程中得到的X为CO₂要循环利用，母液中含有的铵根离子和碱反应得到的氨气也能循环利用，
（1）沉淀池中氯化钠、二氧化碳、氨气和水发生复分解反应生成碳酸氢钠和氯化铵；
（2）煅烧过程中得到的X为CO₂要循环利用；
（3）依据题干中信息碳酸氢钠溶解度相对较小分析判断；
（4）①装置甲中碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，据此写出反应的化学方程式；
②依据用盐酸制取二氧化碳时常会含有氯化氢气体分析即可解答；
③依据分离固体与液体采用的实验操作分析解答；
④根据氨气易溶于水，判断通入氨气的导管不能插入溶液中，再根据二氧化碳的溶解度较小，为了提高二氧化碳的利用率，应该先通入氨气进行解答
⑤防止NH₃污染空气；
（5）氢氧化钠与过量的二氧化碳反应生成碳酸氢钠，也可以用碳酸钠与二氧化碳反应生成碳酸氢钠，据此写出反应的化学方程式．

解答 解：（1）沉淀池中发生的化学反应为饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳析出碳酸氢钠晶体，反应方程式为NH₃+H₂O+CO₂+NaCl=NH₄Cl+NaHCO₃↓，故答案为：NH₃+H₂O+CO₂+NaCl=NH₄Cl+NaHCO₃↓；
（2）在联合制碱法中二氧化碳是反应的原料同时也是反应的副产物，可以循环利用，故答案为：CO₂；
（3）A．碳酸氢钠易溶于水，故A错误；
B．碳酸氢钠受热易分解，与其在溶液中首先结晶析出无关，故B错误；
C．碳酸氢钠的溶解度相对于氯化铵来说碳酸氢钠的溶解度更小一些，所以在溶液中首先结晶析出，故C正确，
故答案为；C；
（4）①装置甲发生的反应方程式为：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑，故答案为：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑；
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，故答案为：饱和碳酸氢钠溶液；
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，故答案为：过滤；
④制取碳酸氢钠时先要得到含氨的饱和食盐水，氨气极易溶于水，通入氨气的导管不能直接插入溶液中，所以导管a通入氨气，导管b通入二氧化碳；由于二氧化碳在水中溶解度减小，为了保证了从b通入二氧化碳时二氧化碳被充分反应，应该先通入氨气，再通入二氧化碳，故答案为：NH₃（氨）；CO₂（二氧化碳）；
⑤NH₃污染空气，用盛装无水CaCl₂的干燥管吸收，故答案为：C；
（5）可以将过量的CO₂通入NaOH溶液或Na₂CO₃中，反应的化学方程式为：NaOH+CO₂=NaHCO₃或Na₂CO₃+CO₂+H₂O=2NaHCO₃，
故答案为：NaOH+CO₂=NaHCO₃或Na₂CO₃+CO₂+H₂O=2NaHCO₃．

点评 本题考查了纯碱工业原理及其应用，题目难度中等，明确制备流程及常见物质的性质为解答关键，注意掌握侯氏制碱法的反应原理，试题侧重考查学生的分析、理解能力及化学实验能力．