Question

3．“侯氏制碱法”是我国著名的工业化学家侯德榜发明的，该制碱法为中国化学工业乃至世界化学工业做出了重要的贡献．请回答以下问题：
（1）为了验证NaHCO₃和Na₂CO₃的稳定性，设计了如图1的实验装置（铁架台、夹持仪器、加热装置等已省略）：

在Y中应放的物质是Na₂CO₃（填化学式）；
（2）某化学研究性学习小组以NH₃、CO₂、饱和食盐水为原料，模拟侯德榜先生制碱原理设计了如图2的实验装置．
①写出对应仪器的名称：a分液漏斗，b圆底烧瓶；
②实验的操作步骤中，打开旋塞K₁、K₂的合理顺序为：先打开K₁，后打开K₂（填字母代号）．理由是氨气在水中溶解度很大，先通氨气有利于二氧化碳的充分吸收，可提高制碱的效率；
③利用该装置制得的NaHCO₃将采用过虑（填实验操作）分离；装置中气胆的作用是平衡内外压强，存储剩余气体；
（3）实验室欲配制500mL0.1mol•L^-1NaHCO₃溶液．
①配制溶液时需用的玻璃仪器主要有量筒、烧杯、玻璃棒、500mL容量瓶、胶头滴管；
②下列情况会造成所配溶液的浓度偏低的是a、c．
a．加水时超过刻度线            b．容量瓶内壁附有水珠而未干燥处理
c．未洗涤烧杯和玻璃棒          d．定容时俯视刻度线．

Answer 1

分析 侯氏制碱法的流程是在氨化饱和的氯化钠溶液里通CO₂气体，因碳酸氢钠的溶解度比碳酸钠小，有碳酸氢钠沉淀生成，经过滤、洗涤干燥后，再将碳酸氢钠加热分解可得纯碱，同时生成的CO₂气体循环利用，
（1）碳酸钠比碳酸氢钠稳定，可选择间接加热的方法来比较二种盐的稳定性；
（2）①可结合常见的化学仪器判定仪器a是分液漏斗，b是圆底烧瓶；
②侯氏制碱法的原理是先通NH₃，再通CO₂，主要是利用氨气溶解于水形成碱性溶液，可利于溶解更多的CO₂；
③从溶液里获得不溶物可以使用过滤操作进行分离，气胆可以起到稳压作用，容器内压强偏大，气胆扩张，可以收集剩余气体；
（3）①配制一定物质的量浓度的溶液需要的玻璃仪器有烧杯、量筒、玻璃棒、一定规格的容量瓶、胶头滴管等；
②可根据c=$\frac{n}{V}$进行判断，如果操作导致溶质偏多，则浓度偏大，导致溶液体积偏大，则浓度偏小；

解答 解：（1）Y是直接加热的固体，可选择碳酸钠，X是间接加热选择碳酸氢钠，这样实验时直接加热的碳酸钠不分解，间接加热的碳酸氢钠发生分解，可得到碳酸钠比碳酸氢钠稳定，故答案为：Na₂CO₃；
（2）①装置中仪器a是分液漏斗，b是圆底烧瓶，故答案为：分液漏斗；圆底烧瓶；
②因为要先通NH₃，再通CO₂，则需先打开K₁，再打开K₂，主要是氨气在水中溶解度很大，先通氨气有利于二氧化碳的充分吸收，可提高制碱的效率，故答案为：K₁；K₂；氨气在水中溶解度很大，先通氨气有利于二氧化碳的充分吸收，可提高制碱的效率；
③利用过虑操作从反应后的混合液中获得碳酸氢钠，气胆可起到平衡内外压强，存储剩余气体的作用，故答案为：过滤；平衡内外压强，存储剩余气体；
（3）①配制5500mL0.1mol•L^-1NaHCO₃溶液，除量筒、烧杯、玻璃棒外还需要的玻璃仪器有500mL容量瓶及胶头滴管，故答案为：500mL容量瓶、胶头滴管；
②a．加水时超过刻度线，溶液体积偏大，浓度偏低，故正确；          
b．容量瓶内壁附有水珠而未干燥处理，对溶质及溶液的体积无影响，对浓度也无影响，故错误；
c．未洗涤烧杯和玻璃棒，溶质没有完全转移到容量瓶中，浓度偏低，故正确；          
d．定容时俯视刻度线，液面在刻度线以下，溶液体积偏小，浓度偏大，故错误；
故答案为：ac．

点评 本题以侯氏制碱法为载体，考查了物质分离提纯的基本操作、配制一定物质的量的浓度的实验操作及误差分析，属基础性考查，难度不大，对学生双基要求比较高．