Question

2．在實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)生產(chǎn)碳酸鈉：一定溫度下，往一定量飽和NaCl溶液中通入氨氣達(dá)到飽和后，再不斷通入CO₂，一段時(shí)間后，出現(xiàn)沉淀，過濾得到NaHCO₃晶體．
（1）該過程的化學(xué)方程式：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl．
（2）加熱NaHCO₃得到純堿制品，實(shí)驗(yàn)室可進(jìn)行此操作的裝置是BC．

（3）得到的純堿制品含有少量NaHCO₃和NaCl，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證樣品中各種組分．試劑和儀器限選用：試管、膠頭滴管、過濾裝置、Ba（NO₃）₂溶液、NaOH溶液、AgNO₃溶液、澄清石灰水、稀硫酸、稀鹽酸、稀硝酸．

步驟一：取少量制品于試管中，加少量蒸餾水，振蕩，溶解．往試管中加入過量的Ba（NO3）2溶液振蕩，觀察	現(xiàn)象：溶液中產(chǎn)生大量白色沉淀； 結(jié)論：試樣中含有Na2CO3．
步驟二：將步驟一的濁液過濾，取濾液于試管中B中，加入適量的NaOH溶液，振蕩，觀察	現(xiàn)象：有少量白色沉淀生成； 結(jié)論：樣品中含有NaHCO3．
步驟三：將步驟二的濁液過濾，取濾液于試管C中，先加入足量的稀硝酸，再加入少許AgNO3溶液振蕩，觀察	現(xiàn)象：有少量白色沉淀生成； 結(jié)論：試樣中含有NaCl．

（4）某同學(xué)為測定一份NaHCO₃和Na₂CO₃混合固體中NaHCO₃的純度，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案，其中不能測定Na₂CO₃和NaHCO₃混合物中Na₂CO₃質(zhì)量分?jǐn)?shù)的是C
A．取a克混合物充分加熱，減重b克
B．取a克混合物與足量稀鹽酸充分反應(yīng)，加熱、蒸干、灼燒，得b克固體
C．取a克混合物與足量稀硫酸充分反應(yīng)，逸出氣體用堿石灰吸收，增重b克
D．取a克混合物與足量Ba（OH）₂溶液充分反應(yīng)，過濾、洗滌、烘干，得b克固體．
若按A方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則原混合物中NaHCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{a-\frac{84b}{31}}{a}$（用含a、b的代數(shù)式表示）

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)為侯氏制堿法原理，根據(jù)反應(yīng)物和生成物可確定反應(yīng)的方程式；
（2）加熱固體，可在坩堝或試管中進(jìn)行；
（3）純堿制品含有Na₂CO₃和少量NaHCO₃和NaCl，檢驗(yàn)NaHCO₃可用過量的Ba（NO₃）₂溶液先除去Na₂CO₃，然后加入NaOH溶液，如生成沉淀，可說明含有NaHCO₃，過濾后加入硝酸酸化，加入硝酸銀可檢驗(yàn)NaCl；
（4）驗(yàn)方案是否可行，關(guān)鍵看根據(jù)測量數(shù)據(jù)能否計(jì)算出結(jié)果．
A、此方案利用碳酸氫鈉的不穩(wěn)定性，利用差量法即可計(jì)算質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
B、根據(jù)鈉守恒，可列方程組求解；
C、C項(xiàng)應(yīng)先把水蒸氣排除才合理；
D、根據(jù)質(zhì)量關(guān)系，可列方程組求解．
取a克混合物充分加熱，最后減重b克，發(fā)生2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，結(jié)合方程式計(jì)算．

解答 解：（1）反應(yīng)為侯氏制堿法原理，由反應(yīng)物和生成物可知反應(yīng)的方程式為NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl，故答案為：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（2）加熱固體，可在坩堝或試管中進(jìn)行，則BC符合，D試管口應(yīng)向下傾斜，防止試管炸裂，故答案為：BC；
（3）純堿制品含有Na₂CO₃和少量NaHCO₃和NaCl，檢驗(yàn)NaHCO₃可用過量的Ba（NO₃）₂溶液先除去Na₂CO₃，然后加入NaOH溶液，如生成沉淀，可說明含有NaHCO₃，原因是碳酸氫鈉和氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉，碳酸鈉和硝酸鋇反應(yīng)生成碳酸鋇沉淀，過濾后加入硝酸酸化，加入硝酸銀可檢驗(yàn)NaCl，
故答案為：

過量的Ba（NO3）2溶液	試樣中含有Na2CO3．
適量的NaOH溶液	有少量白色沉淀生成．
先加入足量的稀硝酸，再加入少許AgNO3溶液	有少量白色沉淀生成；試樣中含有NaCl．

（4）A、在Na₂CO₃和NaHCO₃中，加熱能分解的只有NaHCO₃，故A項(xiàng)成立；
B、反應(yīng)后加熱、蒸干、灼燒得到的固體產(chǎn)物是NaCl，Na₂CO₃和NaHCO₃轉(zhuǎn)化為NaCl時(shí)的固體質(zhì)量變化不同，由鈉元素守恒和質(zhì)量關(guān)系，可列方程組計(jì)算，故B項(xiàng)成立；
C、C項(xiàng)中堿石灰可以同時(shí)吸收CO₂和水蒸氣，則無法計(jì)算，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；
D、Na₂CO₃和NaHCO₃轉(zhuǎn)化為BaCO₃時(shí)的固體質(zhì)量變化不同，利用質(zhì)量關(guān)系來計(jì)算，故D項(xiàng)成立．
故答案為：C．
加熱過程中碳酸鈉不變，碳酸氫鈉分解，反應(yīng)的方程式為：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，反應(yīng)前后固體質(zhì)量變化為：bg，
則2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑   減少的固體質(zhì)量△m
    168      106                      62
  m（NaHCO₃）                          bg
 m（NaHCO₃）=$\frac{168b}{62}$g=$\frac{84b}{31}$g，
則碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{a-\frac{84b}{31}}{a}$，
故答案為：$\frac{a-\frac{84b}{31}}{a}$．

點(diǎn)評 本題以碳酸鈉的制備為載體，綜合考查物質(zhì)的制備和測定，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，為高頻考點(diǎn)，注意把握實(shí)驗(yàn)的原理和方法，結(jié)合反應(yīng)的關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算，難度中等．