Question

19．某化學(xué)興趣小組在實(shí)臉室模擬侯德榜制堿法制備純堿．主要步驟如下：
第一步：配制飽和NaCl溶液，倒入燒杯中加熱；
第一步：控制溫度在30-35℃．邊攪拌邊分批加入研細(xì)的NH₄HCO₃固體，加料完畢后，繼續(xù)保溫30分鐘；
第三步：靜置、過(guò)濾得NaHCO₃晶體．用少量蒸餾水洗滌除去雜質(zhì)，然后抽干；
第四步：將第二步所得固體轉(zhuǎn)入蒸發(fā)皿中，灼燒2小時(shí)，制得純堿固體，
已知：溫度高于35℃時(shí)，NH₄HCO₃會(huì)分解．有關(guān)鹽的溶解度（g/100g水）如表：

鹽	0℃	10℃	20℃	30℃	40℃	50℃	60℃	100℃
NaCl	35.7	35.8	36.0	36.3	36.6	37.0	37.3	39.8
NH4HCO3	11.9	15.8	21.0	27.0	--	--	--	--
NaHCO3	6.9	8.1	9.6	11．l	12.7	14.5	16.4	--
NH4Cl	29.4	33.3	37.2	41.4	45.8	50.4	55.3	77.3

回答下列問(wèn)題：
（1）反應(yīng)溫度控制在30-35℃范圍內(nèi)，應(yīng)采取的加熱方法為水浴加熱，反應(yīng)溫度不能高于35℃的理由是高于35℃時(shí)NH₄HCO₃會(huì)分解．
（2）第三步靜置后析出NaHCO₃晶體的原因是NaHCO₃的溶解度最�。挥谜麴s水洗滌NaHCO₃晶體的目的是除去雜質(zhì)粒子Cl^-、NH₄⁺（用離子符號(hào)表示）．
（3）若向過(guò)濾所得母液中加入稀鹽酸（填寫試劑名稱），并作進(jìn)一步處理，使NaCl溶液循環(huán)使用，同時(shí)可回收NH₄Cl．
（4）純堿產(chǎn)品不純，含有NaHCO₃、NaCl等雜質(zhì)．測(cè)定純堿中NaHCO₃含量的方法是：準(zhǔn)確稱取純堿樣品Wg，放入錐形瓶中加蒸餾水溶解，加l-2滴酚酞指示劑，用物質(zhì)的量濃度為cmol/L的鹽酸滴定至溶液由紅色到無(wú)色（指示CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-反應(yīng)的終點(diǎn)），所用鹽酸體積為V₁mL，再加1-2滴甲基橙指示劑，繼續(xù)用鹽酸滴定至溶液由黃變橙，所用鹽酸總體積為V₂mL．
①實(shí)驗(yàn)室配制一定體積cmol/L鹽酸需用的儀器除了容量瓶、燒杯、量筒外還需膠頭滴管、玻璃棒；在容量瓶的使用方法中，下列操作正確的是ae（填寫標(biāo)號(hào)）
a．使用容量瓶前檢驗(yàn)它是否漏水
b．容量瓶用蒸餾水洗凈后，再用待配溶液潤(rùn)洗
c．配制溶液時(shí)，如果試樣是固體，把稱好的試樣用紙條小心倒入容量瓶中．然后加蒸餾水定容
d．用容量瓶把溶液配制完成以后．直接貼上標(biāo)簽，放置備用
e．定容后蓋好瓶塞，用食指頂住瓶塞，用另一只手指托住瓶底，把容量瓶倒轉(zhuǎn)和搖動(dòng)幾次
②寫出純堿樣品中NaHCO₃質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算式：NaHCO₃ （%）=$\frac{c（{V}_{2}-{V}_{1}）×84}{1000w}$×100%．

Answer 1

分析 （1）水浴加熱，可以平穩(wěn)地加熱，加熱溫度不超過(guò)100度，嚴(yán)格的溫度控制進(jìn)行的反應(yīng)，一般用水浴加熱，根據(jù)題中所給信息“35℃NH₄HCO₃會(huì)有分解”分析，30-35℃溫度較低，要控制恒溫，可用水浴加熱；
（2）第三步靜置為使反應(yīng)充分進(jìn)行，使反應(yīng)完全，分析溶解度數(shù)據(jù)，對(duì)比各物質(zhì)的溶解度，根據(jù)溶解度越小越容易析出來(lái)分析，物質(zhì)的溶解度，碳酸氫銨0℃時(shí)溶解度為11.9g；20℃時(shí)為21g；30℃時(shí)碳酸氫銨的溶解度27g，碳酸氫鈉30℃為11.1g，故碳酸氫鈉先析出，根據(jù)溶解平衡的知識(shí)分析剩余物的成分；
（3）過(guò)濾除去析出的碳酸氫鈉后所得的母液主要成分為NaHCO₃、NaCl、NH₄Cl、NH₄HCO₃，加入鹽酸使NaCl溶液循環(huán)使用，同時(shí)可回收NH₄Cl；
（4）①配制一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的鹽酸溶液的基本步驟：計(jì)算、量取、溶解、轉(zhuǎn)移、定容、貼標(biāo)簽選擇儀器；
a．使用容量瓶前要檢查它是否漏水，防止在配制溶液過(guò)程中漏液；
b．容量瓶用蒸餾水洗凈后，再用待配液潤(rùn)洗，會(huì)導(dǎo)致所配溶液濃度偏大；
c．容量瓶不能用來(lái)溶解固體；
d．容量瓶是定量?jī)x器，只能用于配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液，容量瓶不能長(zhǎng)時(shí)間保存溶液；
e．搖勻時(shí)食指頂住瓶塞，用另一只手的手指托住瓶底，把容量瓶倒轉(zhuǎn)反復(fù)上下?lián)u勻．
②加酚酞指示劑，指示CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-應(yīng)的終點(diǎn)，再加甲基橙指示劑，指示HCO₃^-+H⁺=CO₂+H₂O反應(yīng)的終點(diǎn)，樣品中含有的碳酸氫鈉反應(yīng)消耗鹽酸體積為（V₂-V₁ ）mL，消耗鹽酸的物質(zhì)的量為c×（V₂-V₁ ）÷1000 mol，故碳酸氫鈉的物質(zhì)的量為c×（V₂-V₁）÷1000 mol，以此來(lái)計(jì)算碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）根據(jù)題意，碳酸氫銨溫度不能超過(guò)35℃，否則會(huì)大量分解，若溫度過(guò)低，則反應(yīng)速率較慢，故反應(yīng)溫度控制在30-35℃之間為宜，水浴加熱是把要加熱的物質(zhì)放在水中，通過(guò)給水加熱達(dá)到給物質(zhì)加熱的效果，一般都是把要反應(yīng)的物質(zhì)放在試管中，再把試管放在裝有水的燒杯中，再在燒杯中插一根溫度計(jì)，可以控制反應(yīng)溫度，水浴加熱的優(yōu)點(diǎn)是避免了直接加熱造成的過(guò)度劇烈與溫度的不可控性，可以平穩(wěn)地加熱，所以應(yīng)采取的加熱方法為水浴加熱，
故答案為：水浴加熱；高于35℃時(shí)NH₄HCO₃會(huì)分解；
（2）第三步靜置，可以使反應(yīng)充分進(jìn)行，使反應(yīng)完全，碳酸氫銨0℃時(shí)溶解度為11.9g；20℃時(shí)為21g；30℃時(shí)27g，碳酸氫鈉30℃為11.1g，碳酸氫鈉0℃溶解度為6.9 g，10℃為8.15g，20℃為9.6 g，30℃為11.1g，40℃為12.7 g，30℃時(shí)碳酸氫鈉的溶解度最小，故碳酸氫鈉先析出，因?yàn)槲捶磻?yīng)完的氯化鈉、碳酸氫銨及生成的氯化銨會(huì)附著在碳酸氫鈉晶體表面，所以要用蒸餾水進(jìn)行洗滌，以便除去雜質(zhì)，除去雜質(zhì)粒子為Cl^-、NH₄⁺，
故答案為：NaHCO₃的溶解度最��；Cl^-、NH₄⁺；
（3）過(guò)濾除去析出的碳酸氫鈉，溶液中還有部分碳酸氫鈉未析出，還有溶解在溶液中的NaCl、NH₄Cl、NH₄HCO₃，所得的母液主要成分為NaHCO₃、NaCl、NH₄Cl、NH₄HCO₃，加入鹽酸與NaHCO₃、轉(zhuǎn)化為氯化鈉，NH₄HCO₃與鹽酸反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氯化銨、使NaCl溶液循環(huán)使用，同時(shí)可回收NH₄Cl，
故答案為：稀鹽酸；
（4）①實(shí)驗(yàn)室配制一定物質(zhì)的量濃度溶液的步驟為：計(jì)算、稱量（量�。�、溶解（稀釋）、移液、洗滌、定容、搖勻等操作，依次用到的儀器有：托盤天平（量筒）、燒杯、玻璃棒、容量瓶、膠頭滴管，
所以還需用到的儀器為：膠頭滴管、玻璃棒；
a．使用容量瓶前要檢查它是否漏水，防止在配制溶液過(guò)程中漏液，故a正確；
b．容量瓶用蒸餾水洗凈后，再用待配液潤(rùn)洗，會(huì)導(dǎo)致所配溶液濃度偏大，故b錯(cuò)誤；
c．容量瓶為精密儀器，不能用來(lái)溶解固體，故c錯(cuò)誤；
d．容量瓶是配置溶液的儀器不是保存溶液的儀器，應(yīng)該用試劑瓶保存，故d錯(cuò)誤；
e．搖勻時(shí)食指頂住瓶塞，用另一只手的手指托住瓶底，把容量瓶倒轉(zhuǎn)反復(fù)上下?lián)u勻，故e正確．
故答案為：膠頭滴管、玻璃棒；ae；
②加酚酞指示劑，變色范圍為8-10，用物質(zhì)的量濃度為c×（mol/L）的HCl溶液滴定至溶液由紅色到無(wú)色，指示CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-反應(yīng)的終點(diǎn)，所用HCl溶液體積為V₁mL；再加甲基橙指示劑，繼續(xù)用HCl溶液滴定至溶液由黃變橙，指示HCO₃^-+H⁺=CO_2^↑+H₂O反應(yīng)的終點(diǎn)，所用HCl溶液體積為V₂ mL．上述的兩個(gè)離子方程式為①CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-②HCO₃^-+H⁺=CO₂+H₂O，故樣品中含有的碳酸氫鈉反應(yīng)消耗鹽酸體積為（V₂-V₁ ）mL，消耗鹽酸的物質(zhì)的量為c（V₂-V₁ ）÷1000 mol，故碳酸氫鈉的物質(zhì)的量為c×（V₂-V₁）÷1000 mol，碳酸氫鈉的質(zhì)量為c×（V₂-V₁ ）M÷1000 g，碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{c（{v}_{2}-{v}_{1}）M}{1000w}$×100%=$\frac{c（{V}_{2}-{V}_{1}）×84}{1000w}$×100%，
故答案為：$\frac{c（{V}_{2}-{V}_{1}）×84}{1000w}$×100%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生根據(jù)侯氏制堿法的基本過(guò)程進(jìn)行解題，學(xué)生能利用各種物質(zhì)常見(jiàn)的溶解度和物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)來(lái)計(jì)算是解題的關(guān)鍵，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�，題目難度中等．