Question

下面是在实验室中模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO₃的实验步骤．
第一步：连接好装置，检验气密性，在仪器内装入药品．
第二步：先让一装置发生反应，直到产生的气体不能再在C中溶解，再通入另一装置中产生的气体，片刻后，C中出现固体．继续向C中通入两种气体，直到不再有固体产生．
第三步：过滤C中所得的混合物，得到NaHCO₃固体．
第四步：向滤液中加入适量的NaCl粉末，有NH₄C1晶体析出．
（1）如图所示装置的连接顺序是：a接

 

；

 

接

 

；b接

 

．

（2）A中常选用的固体反应物为

 

；D中应选用的液体为

 

（3）第二步中必须先让

 

装置先发生反应
（4）C中用球形干燥管而不用直导管，其作用是

 

（5）第四步中分离出NH₄Cl晶体的操作是

 

；其所得的NH₄C1晶体中常含有少量的NaCl和NaHCO₃（约占5%～8%），请设计一个简单的实验，证明所得固体的成分大部分是NH₄C1．简要写出操作和现象：

 

．

Answer 1

考点：纯碱工业（侯氏制碱法）

专题：实验设计题

分析：（1）根据装置A制取CO₂，装置B制取NH₃，装置D除去二氧化碳中的HCl，二氧化碳与氨气通入C中应防止倒吸，据此分析连接仪器装置；
（2）A装置是制备二氧化碳气体一般用碳酸钙和盐酸反应生成，B是制取氨气装置，二氧化碳气体中含有氯化氢气体，会影响碳酸氢钠的生成，D为装置除杂可以用饱和碳酸氢钠溶液；
（3）氨气易溶于水，二氧化碳在水中的溶解度较小，制取碳酸氢钠时先要得到含氨的饱和食盐水；
（4）C中用球形干燥管球形部分空间大，液面上升缓慢，起缓冲作用，所以不用直导管；
（5）分离氯化铵沉淀通常用过滤操作，氯化铵晶体中常含有少量的氯化钠和碳酸氢钠，实验证明所得固体的成分大部分是氯化铵，是利用氯化铵的性质，受热生成氯化氢和氨气气体，在试管口处温度降低重新生成固体氯化铵分析判断．

解答： 解：（1）足量的CO₂与NaOH反应生成NaHCO₃，装置A产生CO₂，装置B产生NH₃，装置D除去二氧化碳中的HCl，二氧化碳与氨气通入C中应防止倒吸，则b接c，故a接f、e接d，
故答案为：f；e；d；c；
（2）A装置是制备二氧化碳气体的反应，所以固体为CaCO₃用块状石灰石，生成的二氧化碳气体中含有氯化氢，若不除去碳酸氢钠难以形成，所以应用饱和碳酸氢钠溶液或饱和氯化钠溶液除去，故答案为：块状石灰石；饱和NaHCO₃溶液；
（3）候氏制碱方法是利用氨气溶解性大极易溶解于水，二氧化碳气体水中溶解性较小，实验饱和食盐水中先通入氨气，再通入二氧化碳气体；实验操作过程中，应让B装置先发生反应，
故答案为：B；
（4）氨气极易溶于水，用直导管向饱和氯化钠溶液中通入氨气，容易发生倒吸，C中用球形干燥管球形部分液面上升慢起缓冲作用，可以防止倒吸，故答案为：防倒吸；
（5）第四步：向滤液中加入适量的NaCl粉末，有NH₄Cl晶体析出，分离固体和液体用过滤的方法，步骤④中所得的氯化铵晶体中常含有少量的氯化钠和碳酸氢钠（约占5%～8%），设计简单的实验证明所得固体的成分大部分是氯化铵，是利用氯化铵的分解产物为气体，温度降低氨气和氯化氢气体会重新生成固体氯化氨，方法为：取少量样品于试管中，用酒精灯加热，看到试管上端有白烟生成（或试管口有白色晶体），最后剩余极少量的固体，从而证明所得固体的成分大部分是氯化铵；
故答案为：过滤；取少量样品于试管中，用酒精灯加热，看到试管上端有白烟生成（或试管口有白色晶体），最后剩余极少量的固体，从而证明所得固体的成分大部分是氯化铵．

点评：本题考查了实验制备碳酸氢钠的过程分析和装置作用判断，掌握候氏制碱的反应原理和反应特征是解题关键，熟练掌握工业制备流程和注意问题，能顺利解决问题，侧重于考查学生的实验探究能力，题目难度中等．