某化学小组欲以CO2主要为原料.采用如图所示装置模拟“侯氏制碱法制取NaHCO3.并对CO2与NaOH的反应进行探究．请你参与并完成对有关问题的解答．[资料获悉]“侯氏制碱法原理:NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl然后再将NaHCO3制成Na2CO3．[实验设计][实验探究](1)装置乙的作用是除去CO2中的HCl．(2)由装置丙中产生� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

15．某化学小组欲以CO₂主要为原料，采用如图所示装置模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO₃，并对CO₂与NaOH的反应进行探究．请你参与并完成对有关问题的解答．
【资料获悉】
“侯氏制碱法”原理：NH₃+CO₂+H₂O+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl然后再将NaHCO₃制成Na₂CO₃．
【实验设计】

【实验探究】
（1）装置乙的作用是除去CO₂中的HCl．
（2）由装置丙中产生的NaHCO₃制取Na₂CO₃时，需要进行的实验操作有过滤、洗涤、灼烧．NaHCO₃转化为Na₂CO₃的化学方程式为2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．
（3）若在（2）中灼烧的时间较短，NaHCO₃将分解不完全，取加热了t₁min的NaHCO₃样品29.6g完全溶于水制成溶液，然后向此溶液中缓慢地滴加稀盐酸，并不断搅拌．随着盐酸的加入，溶液中有关离子的物质的量的变化如图所示．

则曲线c对应的溶液中的离子是HCO₃^-（填离子符号）；该样品中NaHCO₃和Na₂CO₃的物质的量之比是1：2．
（4）若将装置甲产生的纯净的CO₂1.12L（标准状况下）通入100mLNaOH溶液中，充分反应后，将溶液小心蒸干，得到不含结晶水的固体W，其质量为5.08g，则W的成分为Na₂CO₃和NaHCO₃（填化学式），原NaOH溶液的物质的量浓度为0.9mol/L．

分析（1）装置甲是制备二氧化碳，气体中含有氯化氢气体对后续实验产生干扰，需要除去；
（2）依据分离固体与液体采用的实验操作分析解答；NaHCO₃转化为Na₂CO₃的方法是固体加热分解；
（3）混合物是碳酸钠和碳酸氢钠，滴入盐酸发生反应CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-； HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O；依据图象分析碳酸根离子减小，碳酸氢根离子增多；
（4）根据CO₂与NaOH的反应所得产物的可能性来讨论．

解答解：（1）装置甲是制备二氧化碳气体的反应装置，生成的二氧化碳气体中含有氯化氢气体，对制备碳酸氢钠有影响，装置乙的作用是吸收氯化氢气体，
故答案为：除去CO₂中的HCl；
（2）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，碳酸氢钠受热分解生成二氧化碳、碳酸钠、水，反应为：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，
故答案为：过滤；2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
（3）若在（2）中灼烧的时间较短，NaHCO₃将分解不完全，该小组对一份加热了t₁min的NaHCO₃样品的组成进行了研究．取加热了t₁min的NaHCO₃样品29.6g 完全溶于水制成溶液，然后向此溶液中缓慢地滴加稀盐酸，并不断搅拌．随着盐酸的加入，发生反应 CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-； HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O；溶液中有关离子的物质的量的变化为碳酸根离子减小，碳酸氢根离子浓度增大，当碳酸根离子全部转化为碳酸氢根离子，再滴入盐酸和碳酸氢根离子反应生成二氧化碳，碳酸氢根离子减小，所以c曲线表示的是碳酸根氢离子浓度变化，碳酸根离子浓度0.2mol/L；碳酸氢根离子浓度为0.1mol/L，样品中NaHCO₃和Na₂CO₃物质的量之比是1：2；
故答案为：HCO₃^-；1：2；
（4）CO₂1.12L（标准状况下）即为0.05mol，CO₂与NaOH溶液反应时，根据NaOH是否过量，分情况讨论：
若NaOH过量或恰好完全反应，0.05molCO₂与NaOH反应后生成0.05molNa₂CO₃，则Na₂CO₃的质量m=nM=0.05mol×106g/mol=5.3g＞5.08g，故假设不成立；说明NaOH不能过量，即所得的固体中为Na₂CO₃或NaHCO₃或两者的混合物．
设所得的固体中Na₂CO₃的物质的量为Xmol，NaHCO₃的物质的量为Ymol，
根据碳元素的守恒可有：X+Y=0.05mol①
根据所得固体的质量为5.08g可有：106X+84Y=5.08g②
解得X=0.04mol Y=0.01mol
故所得的固体中既含Na₂CO₃又含NaHCO₃；
根据所得固体中Na₂CO₃为0.04mol，NaHCO₃为0.01mol，根据钠元素的守恒可知，NaOH的物质的量n=0.04mol×2+0.01mol=0.09mol，
故NaOH的物质的量浓度C=$\frac{n}{V}$=$\frac{0.09mol}{0.1L}$=0.9mol/L，
故答案为：Na₂CO₃和NaHCO₃； 0.9 mol/L．

点评本题考查了工业制纯碱的原理分析，生产过程中的物质变化，混合物成分的分析判断和计算应用，实验过程分析，除杂操作，尾气吸收，图象定量分析判断，题目难度中等．

练习册系列答案

中考分类必备全国中考真题分类汇编系列答案

	A．	150mL1mol•L^-1的NaCl溶液		B．	75mL4mol•L^-1的NH₄Cl溶液
	C．	75mL1mol•L^-1的FeCl₃溶液		D．	150mL2mol•L^-1的KCl溶液

6．为了测定某铜银合金的成分，将30.0g合金溶于80mL 13.5mol/L的浓硝酸中，待合金完全溶解后，共收集到标准状况气体6.72L，并测得溶液的c（H⁺）=1mol/L，假设反应后溶液的体积仍为80mL，计算：
（1）被还原的硝酸的物质的量．
（2）合金中银的质量分数．
（3）NO和NO₂体积．

3．已知：
（Ⅰ）A是石油裂解气的主要成分，A的产量通常衡量一个国家的石油化工水平．
（Ⅱ）2CH₃CHO+O₂$→_{△}^{催化剂}$2CH₃COOH
现以A为主要原料合成乙酸乙酯，其合成路线如图所示．

回答下列问题：
（1）写出A的结构式

．
（2）B、D所含官能团的名称分别是羟基和羧基．
（3）写出下列反应方程式及反应类型：
①方程式CH₂=CH₂+H₂O$\stackrel{催化剂}{→}$CH₃CH₂OH，反应类型加成反应．
②方程式2CH₃CH₂OH+O₂$→_{△}^{Cu}$2CH₃CHO+H₂O，反应类型氧化反应．

10．下列四种化合物中，不能与氢氧化钠溶液反应的是（　　）

是一种抗氧化药物，存在如图所示的转化关系．

（1）绿原酸中的含氧官能团有酯基、羟基、羧基．
（2）B的分子式是C₇H₁₂O₆．
（3）C的氧化产物能发生银镜反应，则C→D的化学方程式是

．
（4）咖啡酸苯乙酯的结构简式是

．
（5）1molA与足量的H₂、浓溴水作用，最多可消耗H₂4mol，浓溴水4mol．
（6）F是A的同分异构体，F分别与碳酸氢钠溶液或新制Cu（OH）₂溶液反应产生气体或红色沉淀；苯环上只有两个取代基，且核磁共振氢谱表明该有机物中有8种不同化学环境的氢．
①符合上述条件的F有6种可能的结构；
②若F还能与NaOH在常温下以物质的量之比1：2完全反应，其化学方程式为

（任写1个）．

7．已知CH₃COOH酸性强于HCN，一定温度下，等体积、等物质的量浓度为CH₃COONa和NaCN两溶液中阴离子的总物质的量分别为n₁和n₂，则n₁和n₂的关系为n₁＞n₂（填“＞”、“＜”或“=”）．

4．下列关于电解质溶液的叙述中正确的是（　　）

	A．	Na₂CO₃、NaHCO₃两种盐的溶液中，离子种类不相同
	B．	常温下1mol/L的CH₃COOH溶液与1mol/L的NaOH溶液等体积混合，所得混合液中c （CH₃COO^-）＞c（Na⁺）＞c（OH^-）＞c（H⁺）
	C．	溶质的物质的量浓度相同的NH₄Cl和NH₄HSO₄两种溶液中，c（NH₄⁺）前者小于后者
	D．	常温下，某溶液中由水电离出的c（H⁺）为10^-5mol/L，则此溶液可能是盐酸

5．甲、乙、丙为短周期元素的单质，通常状况下，甲、乙为固态，丙为气态．A、B、C、D、E、F、G、H 均为化合物．B 的相对分子质量比 A 大16．在一定条件下，各物质之间相互转化的关系如图所示（反应生成的水已略去）：

（1）请写出 D 的电子式

．
（2）上述物质中，能跟水反应，且在反应中既作氧化剂又作还原剂的是（填化学式）Na₂O₂．
（3）F 和丙反应的化学方程式2SO₂+O₂$?_{△}^{催化剂}$2SO₃．

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