题目内容
9．
某课外活动小组模拟工业制备纯碱，方案如下：（一）实验原理：NaCl+H2O+NH3+CO2═NaHCO3↓+NH4Cl
向饱和食盐水中通入足量氨气至饱和，然后通入二氧化碳，析出溶解度较小的碳酸氢钠．
（二）实验装置：所需实验药品和装置如图所示：
（三）实验步骤
（1）搭好装置，然后应该进行的操作是检验装置的气密性．
（2）中间的烧瓶中加入20mL饱和食盐水，并将其浸入冰水中；D中加入足量氢氧化钠固体，E中加入足量浓氨水；B中加入足量碳酸钙粉末，A中加入足量稀硫酸于（可分多次加入）．仪器A的名称是分液漏斗，选择用稀硫酸而不用稀盐酸的好处是盐酸易挥发，CO2中混入HCl．
（3）先打开K2（填K1或K2），将装置A或E中的试剂慢慢加入圆底烧瓶，烧瓶中产生气体的原理是氢氧化钠遇水放热，同时电离出大量OH-离子，使NH3+H2O?NH3•H2O?NH4++OH-平衡逆向移动，产生氨气，大约20分钟左右时，观察到饱和食盐水上方有大量的白雾现象时，再打开K1（填K1或K2），将装置A或E中的试剂慢慢加入圆底烧瓶，大约5分钟即有浑浊出现，约15分钟出现大量白色固体．
（四）纯碱制备：
（4）上述实验结束后，欲得到纯碱，将固体过滤、洗涤后，还需进行的操作是加热（或灼烧）（不加任何其它试剂，装置任选），反应的化学方程式为2NaHCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2CO3+H2O+CO2↑；若将上述操作产生的气体全部通过浓硫酸，再通过足量的过氧化钠，过氧化钠增重0.28g，则制得的纯碱质量为1.06g．
分析 图中装置A、B制取二氧化碳，装置D、E制取氨气，氨气极易溶于水，二氧化碳在水中的溶解度较小，先通入氨气，氨气与水形成呈碱性的氨水可与二氧化碳与水生成的碳酸发生反应，更有利于二氧化碳气体的吸收，向饱和食盐水中通入足量氨气至饱和，然后通入二氧化碳，析出溶解度较小的碳酸氢钠，碳酸氢钠受热分解制得碳酸钠．
（1）实验需要制备原料气氨气与二氧化碳，装置气密性要好；
（2）根据仪器的结构特征，可知A为分液漏斗；盐酸易挥发，用盐酸制取的二氧化碳中混有氯化氢，氯化氢与碳酸钠、碳酸氢钠都能反应；
（3）二氧化碳在水中的溶解度较小，氨气易溶于水，制取碳酸氢钠时先要得到含氨的饱和食盐水；氨水存在平衡：NH3+H2O?NH3•H2O?NH4++OH-，根据平衡移动原理分析生成氨气；
大约20分钟左右时，观察到饱和食盐水上方有有大量的白雾时，氨气在氯化钠溶液中已经饱和；
（4）碳酸氢钠不稳定，在加热条件下能分解生成碳酸钠、水和二氧化碳，浓硫酸具有吸水性，再通过足量的过氧化钠，发生反应：2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2，固体增重为与二氧化碳等物质的量的CO的质量，再根据方程式计算纯碱质量．
解答 解：图中装置A、B制取二氧化碳，装置D、E制取氨气，氨气极易溶于水，二氧化碳在水中的溶解度较小，先通入氨气，氨气与水形成呈碱性的氨水可与二氧化碳与水生成的碳酸发生反应，更有利于二氧化碳气体的吸收，向饱和食盐水中通入足量氨气至饱和，然后通入二氧化碳，析出溶解度较小的碳酸氢钠，碳酸氢钠受热分解制得碳酸钠．
（1）模拟工业制备纯碱：NaCl+H2O+NH3+CO2═NaHCO3↓+NH4Cl，图中装置A、B制取二氧化碳，装置D、E制取氨气，装置气密性要好，所以仪器按上图组装好后，首先应该进行的操作是检验装置气密性，
故答案为：检验装置的气密性；
（2）根据仪器特点可知A为分液漏斗，二氧化碳为制备纯碱的原料气体，氯化氢能和碳酸钠、碳酸氢钠反应，氯化氢易挥发，用盐酸和碳酸钙制取的二氧化碳中混有氯化氢，影响后续反应，所以用难挥发的硫酸分多次和碳酸钙粉末反应制取二氧化碳，
故答案为：分液漏斗；盐酸易挥发，CO2中混入HCl；
（3）因氨气溶解度大，先通入氨气使溶液呈碱性，增大二氧化碳的吸收量，增大碳酸氢根离子的浓度，所以实验过程中先通入氨气，先打开K2，将装置E中的试剂慢慢加入圆底烧瓶，烧瓶中氢氧化钠遇水放热，同时电离出大量OH-离子，使NH3+H2O?NH3•H2O?NH4++OH-平衡逆向移动，产生氨气，大约20分钟左右时，观察到饱和食盐水上方有大量的白雾时，氨气在氯化钠溶液中已经饱和，所以再打开K1，制取二氧化碳通入二氧化碳反应，
故答案为：K2；氢氧化钠遇水放热，同时电离出大量OH-离子，使NH3+H2O?NH3•H2O?NH4++OH-平衡逆向移动，产生氨气；大量的白雾；K1；
（4）碳酸氢钠受热发生的反应为：2NaHCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2CO3+CO2↑+H2O，浓硫酸具有吸水性，再通过足量的过氧化钠，2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2，固体增重为与二氧化碳等物质的量的CO的质量，n（CO）═0.1mol，根据碳原子守恒：n（CO2）=n（CO）=$\frac{0.28g}{28g/mol}$0.01mol，
由2NaHCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2CO3+CO2↑+H2O，可知n（Na2CO3）=n（CO2）=0.01mol，则制得的纯碱质量为：m（Na2CO3）=nM=0.01mol×106g/mol=1.06g，
故答案为：加热（或灼烧）；2NaHCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2CO3+H2O+CO2↑；1.06．
点评 本题是一道有关工业制纯碱知识的综合实验题目，考查学生分析和解决问题的能力，掌握制碱原理是解题的关键，题目难度中等．
阅读快车系列答案| A． | 硅是制造太阳能电池的常用材料 | |
| B． | 四氧化三铁俗称铁红，可用于作油漆、红色涂料 | |
| C． | Na2O2可用作呼吸面具中的供氧剂 | |
| D． | 二氧化硅是制造光导纤维的材料 |
①混合物：漂白粉、福尔马林、水玻璃、水银 ②化合物：CaCl2、烧碱、聚乙烯、HD
③电解质：明矾、胆矾、冰醋酸、硫酸钡 ④同系物：丙烷、异丁烷、十六烷
⑤同素异形体：H2、D2、T2（ ）
| A． | ①③④ | B． | ③④ | C． | ②③④ | D． | ②④ |
| 物理性质 | 制备原理 | 化学性质 |
| 黄色油状液体 熔点为-40℃，沸点为71℃ 不溶于冷水，易溶于有机溶剂 密度为1.65g/mL | Cl2与NH4Cl水溶液在低温下反应 | 95℃爆炸，热水中发生水解 |
回答下列问题：
（1）根据实验目的，接口连接的顺序为1、4、5、2、3、6、7、10、9、8．
（2）C装置中盛放的试剂为饱和食盐水； E装置中盛放的试剂为NaOH溶液．
（3）A装置中发生反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn2++Cl2↑+2H2O．
（4）B装置中发生反应的化学方程式为3Cl2+NH4Cl═NCl3+4HCl，当B装置蒸馏烧瓶中出现较多油状液体后，关闭接口2处的活塞，控制水浴加热的温度为71～95℃．
（5）当E装置的锥形瓶内有黄色油状液体出现时，用干燥、洁净的玻璃棒蘸取该液体滴到干燥的红色石蕊试纸上，不褪色；若取该液体滴入热水中，片刻后取该热水再滴到干燥的红色石蕊试纸上，先变蓝后褪色，写出该油状液体与热水反应的化学方程式NCl3+3H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3HClO+NH3_．
| A． | 氯气溶于水：Cl2+H2O═2H++Cl-+ClO- | |
| B． | 向Na2SiO3溶液中通入少量CO2：SiO32-+CO2+H2O═H2SiO3↓+CO32- | |
| C． | 铝粉投入NaOH溶液中：2Al+2OH-═2AlO2-+H2↑ | |
| D． | AlCl3溶液中加入足量氨水：Al3++3OH-═Al（OH）3↓ |
，由B→C的反应类型是取代，
的合成路线流程图（无机试剂任用，上述流程中出现的试剂可用）．合成路线流程图示例如下：CH2=CH2$\stackrel{HBr}{→}$^CH3CH2Br$→_{△}^{NaOH溶液}$CH3CH2OH．
| A． | 不反应 | B． | 烧杯内溶液颜色逐渐变红 | ||
| C． | 金属钠沉入烧杯底部，并产生气泡 | D． | 金属钠浮于液面上，四处游动 |
| A． | 水泥 | B． | 玻璃 | C． | 石灰石 | D． | 陶瓷 |