Question

氟化鈉是一種微溶于水的鹽，實(shí)驗(yàn)室可通過(guò)圖所示的流程以氟硅酸（H₂SiF₆）等物質(zhì)為原料制取氟化鈉，并得到副產(chǎn)品氯化銨；

已知：20℃時(shí)氯化銨的溶解度為37.2g，Na₂SiF₆微溶于水，請(qǐng)回答下列問題：
（1）上述流程中①②分別發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，寫出相關(guān)的化學(xué)方程式：
①______；②______；
（2）請(qǐng)指出I-IV實(shí)驗(yàn)操作的名稱；操作I______，操作II______，操作III______，操作IV______．
（3）操作II的具體過(guò)程是______．
（4）流程①中的NH₄HCO₃必須過(guò)量，其原因的是______．

Answer 1

解：（1）反應(yīng)①為H₂SiF₆6與NH₄HCO₃反應(yīng)，生成CO₂、硅酸、氟化銨、水，反應(yīng)方程式為：H₂SiF₆+6NH₄HCO₃═6NH₄F+H₂SiO₃↓+6CO₂↑+3H₂O；
反應(yīng)②是將第一步生成的NH₄F轉(zhuǎn)化為NaF，反應(yīng)方程式為：NH₄F+NaCl═NaF↓+NH₄Cl，
故答案為：H₂SiF₆+6NH₄HCO₃═6NH₄F+H₂SiO₃↓+6CO₂↑+3H₂O；NH₄F+NaCl═NaF↓+NH₄Cl；
（2）操作Ⅰ是把固體與液體分離操作，應(yīng)是過(guò)濾操作；
操作II是將粗NaF洗滌除去其表面的雜質(zhì)；
操作Ⅲ是將濾液中的溶質(zhì)進(jìn)一步提取，應(yīng)加熱蒸發(fā)溶劑，析出大量固體后冷卻，應(yīng)是結(jié)晶；
操作IV進(jìn)行粗氯化銨提純，應(yīng)是重結(jié)晶，
故答案為：過(guò)濾；洗滌；結(jié)晶；重結(jié)晶；
（3）操作II是將粗NaF洗滌除去其表面的雜質(zhì)，操作為：待母液全部濾出后，再向?yàn)V紙上加蒸餾水至恰好浸沒晶體，靜置讓其濾出，重復(fù)操作2-3次，以除去晶體表面的雜質(zhì)，
故答案為：待母液全部濾出后，再向?yàn)V紙上加蒸餾水至恰好浸沒晶體，靜置讓其濾出，重復(fù)操作2-3次，以除去晶體表面的雜質(zhì)；
（4）流程中NH₄HCO₃必須過(guò)量，是指第一步操作中必須保證H₂SiF₆能全部反應(yīng)，防止生成Na₂SiF₆沉淀，防止在進(jìn)行反應(yīng)②H₂SiF₆將與NaCl反應(yīng)，生成Na₂SiF₆沉淀，混入NaF中影響NaF質(zhì)量，
故答案為：保證H₂SiF₆能全部反應(yīng)，防止生成Na₂SiF₆沉淀，混入NaF中影響NaF質(zhì)量．
分析：（1）根據(jù)已知反應(yīng)物和生成物，結(jié)合工藝流程可知，反應(yīng)①為H₂SiF₆與NH₄HCO₃反應(yīng)，生成的無(wú)味氣體為CO₂，過(guò)濾硅酸渾濁液，向?yàn)V液加入氯化鈉，經(jīng)過(guò)系列操作可得氟化鈉、氯化銨，故濾液中含有氟化銨，故反應(yīng)①為H₂SiF₆6與NH₄HCO₃反應(yīng)，生成CO₂、硅酸、氟化銨，根據(jù)元素守恒還有水生成；
反應(yīng)②加入的反應(yīng)物為NaCl，NaF比NaCl的溶解性小，是將第一步生成的NH₄F轉(zhuǎn)化為NaF；
（2）加入的反應(yīng)物為NaCl，NaF比NaCl的溶解性小，利用了物質(zhì)在溶液中溶解度越小則優(yōu)先析出的特性．操作Ⅰ是把固體與液體分離操作，應(yīng)是過(guò)濾操作；操作II是將粗NaF洗滌除去其表面的雜質(zhì)；操作Ⅲ是將濾液中的溶質(zhì)進(jìn)一步提取，應(yīng)加熱蒸發(fā)溶劑，析出大量固體后冷卻，應(yīng)是結(jié)晶；操作IV進(jìn)行粗氯化銨提純，應(yīng)是重結(jié)晶；
（3）操作II是將粗NaF洗滌除去其表面的雜質(zhì)；
（4）由信息可知，Na₂SiF₆微溶于水，流程中NH₄HCO₃必須過(guò)量，是指第一步操作中必須保證H₂SiF₆能全部反應(yīng)，以防止反應(yīng)②生成Na₂SiF₆．
點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了化學(xué)與工業(yè)生產(chǎn)的相關(guān)知識(shí)、閱讀題目與工藝流程獲取信息能力、物質(zhì)的分離提純、對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的理解等，難度中等，理解工藝流程是解題關(guān)鍵，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與綜合運(yùn)用信息分析問題、解決問題的能力．