Question

10．侯德榜為純堿和氮肥工業(yè)的發(fā)展作出了杰出的貢獻(xiàn)．下面是實(shí)驗(yàn)室中模擬“侯氏制堿法”制取NaHCO₃的實(shí)驗(yàn)裝置．
第一步：連接好裝置，檢驗(yàn)氣密性，在儀器內(nèi)裝入藥品．
第二步：先讓一裝置發(fā)生反應(yīng)，直到產(chǎn)生的氣體不能再在D中溶解時(shí)，再通入另一裝置中產(chǎn)生的氣體，片刻后，D中出現(xiàn)固體．繼續(xù)向D中通入兩種氣體，直到不再有固體產(chǎn)生．
第三步：過濾D中所得的混合物，得到NaHCO₃固體．
第四步：向?yàn)V液中加入適量的NaCl粉末，有NH₄Cl晶體析出．
（1）如圖所示裝置的連接順序是：a接e；b接d；c接f．

（2）B中常選用的固體反應(yīng)物為塊狀石灰石，C中應(yīng)選用的液體為飽和NaHCO₃溶液，請敘述A中產(chǎn)生氣體的原理濃氨水存在以下平衡：NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-，濃氨水滴加到生石灰中，生石灰與水反應(yīng)生成氫氧化鈣不僅消耗水使氫氧根濃度增大，平衡逆向移動，而且反應(yīng)放熱，促進(jìn)NH₃•H₂O的分解．
（3）第二步中必須先讓A裝置先發(fā)生反應(yīng)．
（4）D中用球形干燥管而不用直導(dǎo)管，其作用是防倒吸．
（5）第四步中分離出NH₄ Cl晶體的操作名稱是過濾；其所得的NH₄Cl晶體中常含有少量的NaCl和NaHCO₃約占5%-8%），請?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)證明所得固體的成分大部分是NH₄Cl．簡要寫出操作和現(xiàn)象：取少量樣品于試管中，用酒精燈加熱，看到試管上端有白煙生成（或試管口有白色晶體），最后剩余極少量的固體，從而證明所得固體的成分大部分是氯化銨．
（6）要檢驗(yàn)第四步分離出NH₄Cl晶體后的溶液中含有NH₄⁺，請敘述檢驗(yàn)方法：取少量分離出NH₄Cl晶體后的溶液于試管中，加入濃氫氧化鈉溶液（或加入氫氧化鈉溶液，加熱），用濕潤的紅色石蕊試紙?jiān)谠嚬芸跈z驗(yàn)，若試紙變藍(lán)，則證明溶液中有NH₄⁺存在．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)裝置裝置A制取NH₃，B制取CO₂，裝置C除去二氧化碳中的HCl，氨氣通入D中應(yīng)防止倒吸，據(jù)此分析連接儀器裝置；
（2）B裝置是制備二氧化碳?xì)怏w一般用碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)生成，二氧化碳?xì)怏w中含有氯化氫氣體，會影響碳酸氫鈉的生成，D為裝置除雜可以用飽和碳酸氫鈉溶液；裝置A用濃氨水滴加到生石灰中制取NH₃，據(jù)此分析；
（3）氨氣易溶于水，二氧化碳在水中的溶解度較小，制取碳酸氫鈉時(shí)先要得到含氨的飽和食鹽水；
（4）D中用球形干燥管球形部分空間大，液面上升緩慢，起緩沖作用，所以不用直導(dǎo)管；
（5）分離氯化銨沉淀通常用過濾操作，氯化銨晶體中常含有少量的氯化鈉和碳酸氫鈉，實(shí)驗(yàn)證明所得固體的成分大部分是氯化銨，是利用氯化銨的性質(zhì)，受熱生成氯化氫和氨氣氣體，在試管口處溫度降低重新生成固體氯化銨分析判斷；
（6）利用銨根與氫氧化鈉加熱生成氨氣來檢驗(yàn)．

解答 解：（1）NH₃和CO₂一起通到飽和氯化鈉溶液中發(fā)生反應(yīng)生成NaHCO₃沉淀和氯化銨，裝置A產(chǎn)生NH₃，氨氣通入D中應(yīng)防止倒吸，則a接e，裝置B產(chǎn)生CO₂，裝置C除去二氧化碳中的HCl，則b接d，c 接f，故答案為：e；d；c；f；
（2）B裝置是制備二氧化碳?xì)怏w的反應(yīng)，所以固體為CaCO₃用塊狀石灰石，生成的二氧化碳?xì)怏w中含有氯化氫，若不除去碳酸氫鈉難以形成，所以應(yīng)用飽和碳酸氫鈉溶液除去；裝置A用濃氨水滴加到生石灰中制取NH₃，原理為濃氨水存在以下平衡：NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-，濃氨水滴加到生石灰中，生石灰與水反應(yīng)生成氫氧化鈣不僅消耗水使氫氧根濃度增大，平衡逆向移動，而且反應(yīng)放熱，促進(jìn)NH₃•H₂O的分解，所以生成氨氣；
故答案為：塊狀石灰石；飽和NaHCO₃溶液；濃氨水存在以下平衡：NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-，濃氨水滴加到生石灰中，生石灰與水反應(yīng)生成氫氧化鈣不僅消耗水使氫氧根濃度增大，平衡逆向移動，而且反應(yīng)放熱，促進(jìn)NH₃•H₂O的分解；
（3）候氏制堿方法是利用氨氣溶解性大極易溶解于水，二氧化碳?xì)怏w水中溶解性較小，實(shí)驗(yàn)飽和食鹽水中先通入氨氣，再通入二氧化碳?xì)怏w；實(shí)驗(yàn)操作過程中，應(yīng)讓A裝置先發(fā)生反應(yīng)，
故答案為：A；
（4）氨氣極易溶于水，用直導(dǎo)管向飽和氯化鈉溶液中通入氨氣，容易發(fā)生倒吸，D中用球形干燥管球形部分液面上升慢起緩沖作用，可以防止倒吸，故答案為：防倒吸；
（5）第四步：向?yàn)V液中加入適量的NaCl粉末，有NH₄Cl晶體析出，分離固體和液體用過濾的方法，步驟④中所得的氯化銨晶體中常含有少量的氯化鈉和碳酸氫鈉（約占5%～8%），設(shè)計(jì)簡單的實(shí)驗(yàn)證明所得固體的成分大部分是氯化銨，是利用氯化銨的分解產(chǎn)物為氣體，溫度降低氨氣和氯化氫氣體會重新生成固體氯化氨，方法為：取少量樣品于試管中，用酒精燈加熱，看到試管上端有白煙生成（或試管口有白色晶體），最后剩余極少量的固體，從而證明所得固體的成分大部分是氯化銨；
故答案為：過濾；取少量樣品于試管中，用酒精燈加熱，看到試管上端有白煙生成（或試管口有白色晶體），最后剩余極少量的固體，從而證明所得固體的成分大部分是氯化銨；
（6）利用銨根與氫氧化鈉加熱生成氨氣來檢驗(yàn)，所以檢驗(yàn)NH₄⁺的方法為取少量分離出NH₄Cl晶體后的溶液于試管中，加入濃氫氧化鈉溶液（或加入氫氧化鈉溶液，加熱），用濕潤的紅色石蕊試紙?jiān)谠嚬芸跈z驗(yàn)，若試紙變藍(lán)，則證明溶液中有NH₄⁺存在，故答案為：取少量分離出NH₄Cl晶體后的溶液于試管中，加入濃氫氧化鈉溶液（或加入氫氧化鈉溶液，加熱），用濕潤的紅色石蕊試紙?jiān)谠嚬芸跈z驗(yàn)，若試紙變藍(lán)，則證明溶液中有NH₄⁺存在．

點(diǎn)評 本題考查了實(shí)驗(yàn)制備碳酸氫鈉的過程分析和裝置作用判斷，掌握候氏制堿的反應(yīng)原理和反應(yīng)特征是解題關(guān)鍵，熟練掌握工業(yè)制備流程和注意問題，能順利解決問題，側(cè)重于考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力，題目難度中等．