Question

2．在实验室模拟工业生产碳酸钠：一定温度下，往一定量饱和NaCl溶液中通入氨气达到饱和后，再不断通入CO₂，一段时间后，出现沉淀，过滤得到NaHCO₃晶体．
（1）该过程的化学方程式：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl．
（2）加热NaHCO₃得到纯碱制品，实验室可进行此操作的装置是BC．

（3）得到的纯碱制品含有少量NaHCO₃和NaCl，设计实验验证样品中各种组分．试剂和仪器限选用：试管、胶头滴管、过滤装置、Ba（NO₃）₂溶液、NaOH溶液、AgNO₃溶液、澄清石灰水、稀硫酸、稀盐酸、稀硝酸．

步骤一：取少量制品于试管中，加少量蒸馏水，振荡，溶解．往试管中加入过量的Ba（NO3）2溶液振荡，观察	现象：溶液中产生大量白色沉淀； 结论：试样中含有Na2CO3．
步骤二：将步骤一的浊液过滤，取滤液于试管中B中，加入适量的NaOH溶液，振荡，观察	现象：有少量白色沉淀生成； 结论：样品中含有NaHCO3．
步骤三：将步骤二的浊液过滤，取滤液于试管C中，先加入足量的稀硝酸，再加入少许AgNO3溶液振荡，观察	现象：有少量白色沉淀生成； 结论：试样中含有NaCl．

（4）某同学为测定一份NaHCO₃和Na₂CO₃混合固体中NaHCO₃的纯度，设计了如下实验方案，其中不能测定Na₂CO₃和NaHCO₃混合物中Na₂CO₃质量分数的是C
A．取a克混合物充分加热，减重b克
B．取a克混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得b克固体
C．取a克混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出气体用碱石灰吸收，增重b克
D．取a克混合物与足量Ba（OH）₂溶液充分反应，过滤、洗涤、烘干，得b克固体．
若按A方案进行实验，则原混合物中NaHCO₃的质量分数为$\frac{a-\frac{84b}{31}}{a}$（用含a、b的代数式表示）

Answer 1

分析 （1）反应为侯氏制碱法原理，根据反应物和生成物可确定反应的方程式；
（2）加热固体，可在坩埚或试管中进行；
（3）纯碱制品含有Na₂CO₃和少量NaHCO₃和NaCl，检验NaHCO₃可用过量的Ba（NO₃）₂溶液先除去Na₂CO₃，然后加入NaOH溶液，如生成沉淀，可说明含有NaHCO₃，过滤后加入硝酸酸化，加入硝酸银可检验NaCl；
（4）验方案是否可行，关键看根据测量数据能否计算出结果．
A、此方案利用碳酸氢钠的不稳定性，利用差量法即可计算质量分数；
B、根据钠守恒，可列方程组求解；
C、C项应先把水蒸气排除才合理；
D、根据质量关系，可列方程组求解．
取a克混合物充分加热，最后减重b克，发生2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，结合方程式计算．

解答 解：（1）反应为侯氏制碱法原理，由反应物和生成物可知反应的方程式为NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl，故答案为：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（2）加热固体，可在坩埚或试管中进行，则BC符合，D试管口应向下倾斜，防止试管炸裂，故答案为：BC；
（3）纯碱制品含有Na₂CO₃和少量NaHCO₃和NaCl，检验NaHCO₃可用过量的Ba（NO₃）₂溶液先除去Na₂CO₃，然后加入NaOH溶液，如生成沉淀，可说明含有NaHCO₃，原因是碳酸氢钠和氢氧化钠反应生成碳酸钠，碳酸钠和硝酸钡反应生成碳酸钡沉淀，过滤后加入硝酸酸化，加入硝酸银可检验NaCl，
故答案为：

过量的Ba（NO3）2溶液	试样中含有Na2CO3．
适量的NaOH溶液	有少量白色沉淀生成．
先加入足量的稀硝酸，再加入少许AgNO3溶液	有少量白色沉淀生成；试样中含有NaCl．

（4）A、在Na₂CO₃和NaHCO₃中，加热能分解的只有NaHCO₃，故A项成立；
B、反应后加热、蒸干、灼烧得到的固体产物是NaCl，Na₂CO₃和NaHCO₃转化为NaCl时的固体质量变化不同，由钠元素守恒和质量关系，可列方程组计算，故B项成立；
C、C项中碱石灰可以同时吸收CO₂和水蒸气，则无法计算，故C项错误；
D、Na₂CO₃和NaHCO₃转化为BaCO₃时的固体质量变化不同，利用质量关系来计算，故D项成立．
故答案为：C．
加热过程中碳酸钠不变，碳酸氢钠分解，反应的方程式为：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，反应前后固体质量变化为：bg，
则2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑   减少的固体质量△m
    168      106                      62
  m（NaHCO₃）                          bg
 m（NaHCO₃）=$\frac{168b}{62}$g=$\frac{84b}{31}$g，
则碳酸钠的质量分数为$\frac{a-\frac{84b}{31}}{a}$，
故答案为：$\frac{a-\frac{84b}{31}}{a}$．

点评 本题以碳酸钠的制备为载体，综合考查物质的制备和测定，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，为高频考点，注意把握实验的原理和方法，结合反应的关系式进行计算，难度中等．