Question

2．純堿（Na₂CO₃）在生產(chǎn)生活中具有廣泛的用途．以下是實驗室模擬侯氏制堿原理制取Na₂CO₃的流程圖．

已知：向飽和食鹽水中通入NH₃、CO₂后發(fā)生的反應(yīng)為NH₃+H₂O+CO₂+NaCl═NaHCO₃↓+NH₄Cl，請回答以下問題：
（1）粗鹽中含有的雜質(zhì)離子有Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等．精制除雜的步驟順序是acdeb（填編號）；
a．粗鹽溶解，濾去沉渣b．加入鹽酸調(diào)pHc．加入Ba（OH）₂溶液
d．加入Na₂CO₃溶液e．過濾
（2）灼燒固體A制Na₂CO₃在坩堝（填儀器名稱）中進行．證明濾液A中含有NH₄⁺的方法是取少量濾液A于試管中，加入足量NaOH溶液并加熱，產(chǎn)生能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍色的氣體，證明A中含有NH₄⁺；對濾液A進行重結(jié)晶能夠獲得NH₄HCO₃，NH₄HCO₃是一種常用的溶液pH調(diào)節(jié)劑．向pH=13含Na⁺、K⁺的溶液中加入少量NH₄HCO₃使pH降低，反應(yīng)的離子方程式為NH₄⁺+HCO₃^-+2OH^-=NH₃•H₂O+CO₃^2-+H₂O．
（3）如圖裝置中用于制備CO₂的是BC（填編號）；用B示意的裝置制備NH₃，分液漏斗中盛放的試劑是濃氨水，燒瓶內(nèi)可加入的固體試劑是堿石灰或生石灰．

（4）一種天然堿晶體成分是aNa₂CO₃•bNa₂SO₄•cH₂O，請從提供的試劑中選擇必要的試劑設(shè)計簡單實驗方案測定Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．（儀器自選）用天平稱取一定質(zhì)量的晶體樣品，加入足量稀硫酸并微熱，產(chǎn)生的氣體通過足量的澄清石灰水，過濾，洗滌，干燥，稱量沉淀并計算．
供選擇的試劑：2mol•L^-1鹽酸、0.5mol•L^-1CaCl₂溶液、稀氨水、堿石灰、澄清石灰水（足量）、1mol•L^-1H₂SO₄溶液．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)SO₄^2-、Ca ²⁺、Mg²⁺等易轉(zhuǎn)化為沉淀而被除去，以及根據(jù)不能產(chǎn)生新雜質(zhì)的要求排序，前面加入的過量溶液應(yīng)用后加入的溶液除去，最后加入適量的溶液；
（2）根據(jù)固體在坩堝加熱分解；
根據(jù)NH₄⁺的檢驗方法：取少量濾液A于試管中，加入足量NaOH溶液并加熱，產(chǎn)生能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍色的氣體，證明A中含有NH₄⁺；
NH₄⁺和HCO₃^-都能與氫氧根離子反應(yīng)；
（3）實驗室制取二氧化碳的反應(yīng)原理和條件；根據(jù)在濃氨水中加堿石灰或生石灰，因為氨水中存在下列平衡：NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-加入堿石灰或生石灰溶于水產(chǎn)生氫氧根離子平衡左移，同時放出大量的熱促進氨水的揮發(fā)，制得氨氣；
（4）根據(jù)實驗的原理：先稱取一定量的天然堿晶體并溶解得到水溶液，將碳酸根全部轉(zhuǎn)換成二氧化碳，利用二氧化碳和澄清石灰水產(chǎn)生沉淀，通過沉淀的質(zhì)量求出二氧化碳的物質(zhì)的量、Na₂CO₃的物質(zhì)的量和質(zhì)量，最終求出Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺等分別與Ba（OH）₂溶液、Na₂CO₃溶液、Ba（OH）₂溶液反應(yīng)生成沉淀，可再通過過濾除去，Na₂CO₃溶液能除去過量的Ba（OH）₂溶液，鹽酸能除去過量的Na₂CO₃溶液和NaOH溶液，所以應(yīng)先加Ba（OH）₂溶液再加Na₂CO₃溶液，過濾，最后加入鹽酸，故答案為：acdeb；
（2）灼燒固體碳酸氫鈉制Na₂CO₃，在坩堝加熱分解，取少量濾液A于試管中，加入足量NaOH溶液并加熱，產(chǎn)生能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍色的氣體，證明A中含有NH₄⁺，NH₄⁺和HCO₃^-都能與氫氧化鈉反應(yīng)：NH₄⁺+HCO₃^-+2OH^-=NH₃•H₂O+CO₃^2-+H₂O；
故答案為：坩堝；取少量濾液A于試管中，加入足量NaOH溶液并加熱，產(chǎn)生能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍色的氣體，證明A中含有NH₄⁺；NH₄⁺+HCO₃^-+2OH^-=NH₃•H₂O+CO₃^2-+H₂O；
（3）實驗室制取二氧化碳常選用石灰石和稀鹽酸或大理石和稀鹽酸反應(yīng)制取，采用固體+液體$\stackrel{不加熱}{→}$氣體，故選BC；濃氨水中加堿石灰或生石灰，因為氨水中存在下列平衡：NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-，加入堿石灰或生石灰溶于水產(chǎn)生氫氧根離子平衡左移，同時放出大量的熱促進氨水的揮發(fā)，制得氨氣，所以分液漏斗中盛放的試劑是濃氨水，燒瓶內(nèi)可加入的固體試劑是堿石灰或生石灰，故答案為：BC；濃氨水；堿石灰或生石灰；
（4）實驗的原理：先稱取樣品質(zhì)量并溶解，將碳酸根全部轉(zhuǎn)換成二氧化碳，利用二氧化碳和澄清石灰水產(chǎn)生沉淀，通過沉淀的質(zhì)量求出二氧化碳的物質(zhì)的量、Na₂CO₃的物質(zhì)的量和質(zhì)量，最終求出Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，所以將天然堿晶體樣品，溶于適量蒸餾水中，加入足量稀硫酸并微熱，產(chǎn)生的氣體通過足量的澄清石灰水，然后過濾、洗滌、干燥、稱量沉淀即可，
故答案為：用天平稱取一定質(zhì)量的晶體樣品，加入足量稀硫酸并微熱，產(chǎn)生的氣體通過足量的澄清石灰水，過濾，洗滌，干燥，稱量沉淀并計算．

點評 本題以制堿原理制取Na₂CO₃，涉及到物質(zhì)的除雜和提純，常見的實驗操作，物質(zhì)的制備等，難度中等，培養(yǎng)了學(xué)生運用知識的能力．