Question

9．一位同學(xué)模仿氨堿法，將純凈的CO₂通入飽和氨化食鹽水中制備固體碳酸氫鈉．實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示．

燒瓶（甲）中所盛的固體原料是碳酸鈣，洗氣瓶（乙）中所盛試劑是飽和碳酸氫鈉；
燒瓶（�。┲邢×蛩岬淖饔檬俏�收未反應(yīng)完的NH₃；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，通過(guò)過(guò)濾操作分離出NaHCO₃晶體．
（1）將（丙）中NaHCO₃晶體分離后，母液中主要含有四種離子（不計(jì)H⁺、OH^-）．它們是
Na⁺、HCO₃^-、NH₄⁺、Cl^-．若在母液中加入消石灰，溶液中新生成的物質(zhì)可能有（填寫化學(xué)式）CaCO₃．
（2）單獨(dú)將CO₂一種氣體通入飽和食鹽水不可能產(chǎn)生碳酸氫鈉沉淀，NH₃在此的作用主要基于它的堿性．
（3）將所得NaHCO₃灼燒后得到碳酸鈉．不做溶解操作、不使用帶導(dǎo)管的實(shí)驗(yàn)裝置．證明NaHCO₃已完全分解的簡(jiǎn)便方法是繼續(xù)加熱，質(zhì)量不再發(fā)生變化則說(shuō)明已完全分解（恒重操作）；驗(yàn)證產(chǎn)品中是否混有NaCl的基本方法是取樣，先加足量硝酸酸化，再加入AgNO3溶液，有白色沉淀則證明混有NaCl．
（4）某純堿樣品中含有少量NaHCO₃，欲知NaHCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可將樣品灼燒，并吸收稱重分解所得CO₂的質(zhì)量．相關(guān)裝置中先后使用的兩種干燥劑（或吸收劑）是濃硫酸（先）、堿石灰（后）．
（5）已知某堿樣品中只含NaCl一種雜質(zhì)，還需定量測(cè)定其純度，比較精準(zhǔn)的一種方法是將樣品配成溶液后用標(biāo)準(zhǔn)酸溶液進(jìn)行滴定．
①若以甲基橙為指示劑，在滴定過(guò)程中其顏色由黃色變成橙色．
②將0.100mol/L 標(biāo)準(zhǔn)硫酸溶液裝入滴定管；稱取純堿樣品，用燒杯和100mL容量瓶配成待測(cè)液．
③用滴定管取出其中10.00mL 裝入錐形瓶；至滴定終點(diǎn)，用去標(biāo)準(zhǔn)硫酸溶液15.00mL．
④100mL 待測(cè)液中Na₂CO₃的質(zhì)量為1.59g．

Answer 1

分析 甲裝置：用鹽酸和碳酸鈣反應(yīng)制取二氧化碳，用鹽酸制取二氧化碳時(shí)，因鹽酸易揮發(fā)，所以，二氧化碳中常會(huì)含有氯化氫氣體，乙裝置：除去二氧化碳中的氯化氫，丙裝置：將純凈的CO₂通入飽和氨化食鹽水中制備固體碳酸氫鈉，丁裝置：吸收未反應(yīng)完的NH₃，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，通過(guò)過(guò)濾操作分離出NaHCO₃晶體．
（1）根據(jù)模仿氨堿法制備固體碳酸氫鈉所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式判斷母液中主要離子，氫氧化鈣和碳酸氫根離子的溶液易生成碳酸鈣沉淀；
（2）氨水顯堿性，有利于吸收酸性氣體二氧化碳；
（3）碳酸氫鈉熱穩(wěn)定性差，可利用恒重操作進(jìn)行判斷NaHCO₃已完全分解；驗(yàn)證產(chǎn)品中是否混有NaCl，根據(jù)氯離子的檢驗(yàn)方法進(jìn)行檢驗(yàn)；
（4）吸收水蒸氣用濃硫酸，吸收二氧化碳用堿石灰，因堿石灰既能吸收水蒸氣又能吸收二氧化碳，所以需先用濃硫酸吸收水蒸氣；
（5）①以甲基橙為指示劑，滴定前為黃色，發(fā)生中和反應(yīng)后，顏色變?yōu)槌壬��?br />②配制待測(cè)液的步驟有：計(jì)算、稱量、溶解、轉(zhuǎn)移、洗滌、定容、搖勻等，根據(jù)配制步驟選擇使用的儀器，然后判斷需要的儀器；
③10.00mL液體，根據(jù)其精確度，需用滴定管，待測(cè)液在錐形瓶中；
④根據(jù)Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑計(jì)算．

解答 解：模仿氨堿法，將純凈的CO₂通入飽和氨化食鹽水中制備固體碳酸氫鈉．需制取純凈的二氧化碳，甲裝置：用鹽酸和碳酸鈣反應(yīng)CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑，制取二氧化碳，利用鹽酸制取二氧化碳時(shí)，因鹽酸易揮發(fā)，二氧化碳中常會(huì)含有氯化氫氣體，碳酸氫鈉能與鹽酸反應(yīng)不與二氧化碳反應(yīng)，所以通過(guò)碳酸氫鈉的溶液是可以除掉二氧化碳?xì)怏w中的氯化氫氣體，乙裝置：除去二氧化碳中的氯化氫，丙裝置：將純凈的CO₂通入飽和氨化食鹽水中制備固體碳酸氫鈉，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中氨氣可能有剩余，而稀硫酸能與氨氣反應(yīng)，稀硫酸的作用是吸收末反應(yīng)的NH₃，丁裝置：吸收未反應(yīng)完的NH₃，并能防止倒吸，固液分離常采用過(guò)濾的方法，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，通過(guò)過(guò)濾操作分離出NaHCO₃晶體，
故答案為：碳酸鈣；飽和碳酸氫鈉；吸收未反應(yīng)完的NH₃；過(guò)濾．
（1）模仿氨堿法制備固體碳酸氫鈉發(fā)生反應(yīng)：NH₃+CO₂+H₂O═NH₄HCO₃；NH₄HCO₃+NaCl═NaHCO₃↓+NH₄Cl，所以將（丙）中NaHCO₃晶體分離后，母液中主要含有四種離子（不計(jì)H⁺、OH^-）．它們是Na⁺、HCO₃^-、NH₄⁺、Cl^-，若在母液中加入消石灰，發(fā)生反應(yīng)NaHCO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O+NaOH，溶液中新生成的物質(zhì)可能有CaCO₃，
故答案為：Na⁺、HCO₃^-、NH₄⁺、Cl^-；CaCO₃；
（2）氨氣極易溶于水，氨水顯堿性，二氧化碳為酸性氣體，單獨(dú)將CO₂一種氣體通入飽和食鹽水不可能產(chǎn)生碳酸氫鈉沉淀，NH₃在此的作用主要基于它的堿性，
故答案為：堿；
（3）碳酸氫鈉受熱易分解：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，將所得NaHCO₃灼燒后得到碳酸鈉．不做溶解操作、不使用帶導(dǎo)管的實(shí)驗(yàn)裝置．證明NaHCO₃已完全分解，可繼續(xù)加熱，質(zhì)量不再發(fā)生變化則說(shuō)明已完全分解（恒重操作），產(chǎn)品中若混有NaCl，可通過(guò)檢驗(yàn)氯離子進(jìn)行檢驗(yàn)，方法為：取樣，先加足量硝酸酸化，再加入AgNO3溶液，有白色沉淀則證明混有NaCl，
故答案為：繼續(xù)加熱，質(zhì)量不再發(fā)生變化則說(shuō)明已完全分解（恒重操作）；取樣，先加足量硝酸酸化，再加入AgNO3溶液，有白色沉淀則證明混有NaCl；
（4）欲知NaHCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可將樣品灼燒，碳酸氫鈉受熱易分解生成碳酸鈉固體、二氧化碳?xì)怏w、水，因堿石灰既能吸收水蒸氣又能吸收二氧化碳，所以需先用濃硫酸吸收水蒸氣，再用堿石灰吸收二氧化碳，并稱重所得CO₂的質(zhì)量，
故答案為：濃硫酸；堿石灰；
（5）①酸滴定堿溶液，錐形瓶中為堿，以甲基橙為指示劑，滴定前為黃色，達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)顏色變化為由黃色變?yōu)槌壬�，半分�?nèi)不立即變回黃色，錐形瓶中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為H⁺+OH^-=H₂O，
故答案為：黃色；橙色；
②配制待測(cè)液的步驟有：計(jì)算、稱量、溶解、轉(zhuǎn)移、洗滌、定容、搖勻等，配制待測(cè)液使用的儀器有：托盤天平、藥匙、燒杯、玻璃棒、100mL容量瓶、膠頭滴管，稱取純堿樣品，還需用用燒杯和100mL容量瓶配成待測(cè)液，
故答案為：容量；
③取出其中10.00mL，其體積精確到0.00mL，需用滴定管，用滴定管取出其中10.00mL 裝入錐形瓶中，
故答案為：滴定；錐形；
④10mL 待測(cè)液中，0.100mol/L 標(biāo)準(zhǔn)硫酸溶液滴定，至滴定終點(diǎn)，用去標(biāo)準(zhǔn)硫酸溶液15.00mL，硫酸的物質(zhì)的量為n（H₂SO₄）=CV=0.100mol/L×15.00mL=1.5×10^-3mol，Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑，n（Na₂CO₃）=1.5×10^-3mol，Na₂CO₃的質(zhì)量為m=nM=1.5×10^-3mol×106g/mol=0.159g，則100mL 待測(cè)液中Na₂CO₃的質(zhì)量為1.59g，
故答案為：1.59．

點(diǎn)評(píng) 本題考查碳酸氫鈉制備以及成分測(cè)定實(shí)驗(yàn)，是一道有關(guān)工業(yè)制純堿知識(shí)的一道綜合實(shí)驗(yàn)題目，考查學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力，掌握制堿原理是解題的關(guān)鍵，題目難度中等．