Question

5．碳酸氫銨是一種重要的銨鹽．實驗室中，將二氧化碳通入氨水可制得碳酸氫銨．在精制飽和食鹽水中加入碳酸氫銨可制備小蘇打（NaHCO₃），并提取氯化銨作為肥料或進一步提純?yōu)楣�業(yè)氯化銨．完成下列填空：
（1）寫出上述制備小蘇打的化學方程式．NH₄HCO₃+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl
請你再設計出一種實驗室制取少量碳酸氫鈉的方法．可采用燒堿溶液中通入過量CO₂或往飽和Na₂CO₃ 溶液中通入過量CO₂ 等得到碳酸氫鈉
（2）含0.900mol NH₃的水溶液質量為60.0g，向該溶液通入二氧化碳至反應完全，過濾，得到濾液32.8g，則NH₄HCO₃的產率為94%．
（3）濾出小蘇打后，母液提取氯化銨有兩種方法：
①通入氨，冷卻、加食鹽，過濾       ②不通氨，冷卻、加食鹽，過濾
對兩種方法的評價正確的是bc．（選填編號）
a．①的濾液可直接循環(huán)使用          b．①析出的氯化銨純度更高
c．②的濾液可直接循環(huán)使用          d．②析出的氯化銨純度更高
（4）碳酸氫銨與氯化鈉的配料比是影響純堿質量的因素之一，如圖是$\frac{n（N{H}_{4}HC{O}_{3}）}{n（{N}_{a}Cl）}$（摩爾比）對NaHCO₃產率的影響．實際生產中選擇$\frac{n（N{H}_{4}HC{O}_{3}）}{n（{N}_{a}Cl）}$=1.2．
①下列相關說法正確的是bc．
a．碳酸氫銨過量是為了充分利用飽和食鹽水
b．碳酸氫銨過量是為了減少純堿中的NaCl
c．碳酸氫銨過量太多將會導致生產成本過高
②不考慮生產過程中的損耗，生產1mol純堿，
需消耗碳酸氫銨2.4mol．
（5）稱取1.840g小蘇打樣品（含少量NaCl），配置成250mL溶液，取出25.00mL用0.1000mol/L鹽酸滴定，消耗鹽酸21.50mL．實驗中所需要的定量儀器除滴定管外，還有電子天平、250mL容量瓶．選用甲基橙而不選酚酞作為指示劑的原因是使用甲基橙易判斷滴定終點，誤差小．樣品中NaHCO₃質量分數(shù)為0.982．（保留3位小數(shù)）

Answer 1

分析 （1）飽和食鹽水中加入碳酸氫銨可制備小蘇打（NaHCO₃），根據質量守恒可知同時生成NH₄Cl；燒堿或碳酸鈉和過量二氧化碳反應生成碳酸氫鈉；
（2）根據碳原子守恒計算理論上m（NH₄HCO₃），根據題意計算實際m（NH₄HCO₃），從而計算其產率；
（3）母液中含有氯化銨，通入氨，冷卻、加食鹽，有利于氯化銨的析出，過濾后濾液中含有氨氣，不能直接循環(huán)使用；
（4）①根據氯化鈉過多會殘留在NaHCO₃，最終氯化鈉混雜在純堿中，酸氫銨過量太多將會導致生產成本過高；②根據題目信息以及化學方程式來計算；
（5）配制溶液需要容量瓶，固體稱量需要天平；利用滴定終點和酚酞的變色范圍分析；根據鹽酸的物質的量可確定碳酸氫鈉的質量，進而可計算質量分數(shù)．

解答 解：（1）飽和食鹽水中加入碳酸氫銨可制備小蘇打（NaHCO₃），根據質量守恒可知同時生成NH₄Cl，反應的方程式為：NH₄HCO₃+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
可采用燒堿溶液中通入過量CO₂或往飽和Na₂CO₃ 溶液中通入過量CO₂等得到碳酸氫鈉，
故答案為：NH₄HCO₃+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl；可采用燒堿溶液中通入過量CO₂或往飽和Na₂CO₃ 溶液中通入過量CO₂ 等得到碳酸氫鈉；
（2）該氨水完全反應需通入0.9molCO₂，過濾得到m（NH₄HCO₃）=60.0g+0.90mol×44g•mol^-1-32.8g=66.8g，根據碳原子守恒，理論上應得到m（NH₄HCO₃）=0.9mol×79g•mol^-1=71.1g，則NH₄HCO₃的產率為$\frac{66.8g}{71.1g}$×100%=94%，
故答案為：94；
（3）母液中含有氯化銨，通入氨，冷卻、加食鹽，有利于氯化銨的析出，純度更高，過濾后濾液中含有氨氣，不能直接循環(huán)使用，而②的濾液可直接循環(huán)使用，
故答案為：bc；
（4）①氯化鈉過多會殘留在NaHCO₃，最終氯化鈉混雜在純堿中；而碳酸氫銨過量太多將會導致生產成本過高，所以實際生產中選擇$\frac{n（N{H}_{4}HC{O}_{3}）}{n（NaCl）}$=1.2；
故答案為：bc；
②2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O↑
   2mol      1mol
NaCl+NH₄HCO₃=NaHCO₃↓+NH₄Cl
2mol         2mol
實際生產中選擇$\frac{n（N{H}_{4}HC{O}_{3}）}{n（NaCl）}$=1.2，所以n（NH₄HCO₃）=2.4mol；
故答案為：2.4；
（5）配成250ml碳酸氫鈉溶液，用到的儀器有電子天平、燒杯、玻璃棒、250mL容量瓶、膠頭滴管，所以所需的定量儀器還應該有電子天平、250mL容量瓶；
碳酸氫鈉溶液的pH本來就接近8.2，與酚酞變色的pH接近，變色時的pH和反應終點的pH不好判斷；而使用甲基橙容易判斷終點，且反應產生的二氧化碳不能全部逸出使溶液偏酸性，因此使用甲基橙的誤差�。ㄊ褂眉谆�橙易判斷滴定終點，誤差小），
消耗鹽酸的物質的量n（HCl）=0.0215L×0.1000mol/L=0.00215mol，則25mL溶液中n（NaHCO₃）=0.00215mol，所以樣品中m（NaHCO₃）=0.00215mol×10×84g/mol=1.806g，ω（NaHCO₃）=$\frac{1.806g}{1.84g}$×100%=98.2%=0.982，
故答案為：電子天平、250mL容量瓶；使用甲基橙易判斷滴定終點，誤差��；0.982．

點評 本題主要考查制備實驗的設計，側重于學生的分析能力、實驗能力和計算能力的考查，注意把握實驗原理以及物質的性質，難度中等．