Question

15．碳酸鈉俗稱純堿，在日常生活和生活中有著廣泛的應(yīng)用．某化學(xué)興趣小組想根據(jù)所學(xué)知識模擬制備碳酸鈉，方法如下：先以NaCl、NH₃、CO₂和水等為原料以及下圖所示裝置制取NaHCO₃（反應(yīng)的化學(xué)方程式為NH₃+CO₂+H₂O+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl），然后再將NaHCO₃制成Na₂CO₃．
（1）裝置乙的作用是除去二氧化碳中的氯化氫氣體．為防止污染空氣，尾氣中含有的氨氣需要進(jìn)行吸收處理．
（2）由裝置丙中產(chǎn)生的NaHCO₃制取Na₂CO₃時(shí)，需要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作有過濾、洗滌、灼燒．NaHCO₃轉(zhuǎn)化為Na₂CO₃的化學(xué)方程式為2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．
（3）若在（2）中灼燒的時(shí)間較短，NaHCO₃將分解不完全，該小組對一份加熱了t₁min的NaHCO₃樣品的組成進(jìn)行了以下探究．
取加熱了t₁min的NaHCO₃樣品19g完全溶于水制成溶液，然后向此溶液中不斷滴加1mol•L^-1的稀鹽酸直到不再產(chǎn)生氣泡，共消耗300ml稀鹽酸．請回答下列問題：
①根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要，用11.9mol•L^-1的濃鹽酸配制1mol•L^-1的稀鹽酸時(shí)，主要用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、量筒、膠頭滴管和500mL容量瓶（填儀器名稱）；需要量取的濃鹽酸體積為：42mL．
②該樣品中NaHCO₃和Na₂CO₃的物質(zhì)的量之比是1：1．

Answer 1

分析 實(shí)驗(yàn)中，稀鹽酸和碳酸鈣反應(yīng)生成二氧化碳，反應(yīng)方程式為CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；鹽酸具有揮發(fā)性，所以生成的二氧化碳中含有HCl，HCl極易溶于水，所以用水洗氣；將較純凈的二氧化碳通入含氨的飽和食鹽水中，發(fā)生的反應(yīng)為NH₃+CO₂+H₂O+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl，尾氣中含有氨氣，對環(huán)境產(chǎn)生污染，所以尾氣要進(jìn)行處理．
（1）HCl極易溶于水生成稀鹽酸，二氧化碳能溶于水，但不易溶于稀鹽酸中；氨氣有刺激性氣味，污染空氣；
（2）將得到的碳酸氫鈉過濾、洗滌得到較干凈的碳酸氫鈉，然后灼燒碳酸氫鈉得到碳酸鈉；
（3）①配制300mL一定物質(zhì)的量濃度稀鹽酸還需要500mL容量瓶；
根據(jù)溶液稀釋前后溶質(zhì)的物質(zhì)的量不變計(jì)算濃鹽酸體積；
 ②根據(jù)固體質(zhì)量、消耗鹽酸物質(zhì)的量列方程組計(jì)算二者物質(zhì)的量之比．

解答 解：實(shí)驗(yàn)中，稀鹽酸和碳酸鈣反應(yīng)生成二氧化碳，反應(yīng)方程式為CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；鹽酸具有揮發(fā)性，所以生成的二氧化碳中含有HCl，HCl極易溶于水，所以用水洗氣；將較純凈的二氧化碳通入含氨的飽和食鹽水中，發(fā)生的反應(yīng)為NH₃+CO₂+H₂O+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl，尾氣中含有氨氣，對環(huán)境產(chǎn)生污染，所以尾氣要進(jìn)行處理．
（1）HCl極易溶于水生成稀鹽酸，碳酸酸性小于鹽酸，雖然二氧化碳能溶于水，但不易溶于稀鹽酸中；氨氣有刺激性氣味，污染空氣，尾氣中含有氨氣，所以尾氣要進(jìn)行處理，
故答案為：除去二氧化碳中的氯化氫氣體；氨氣；
（2）將得到的碳酸氫鈉過濾、洗滌得到較干凈的碳酸氫鈉，碳酸氫鈉不穩(wěn)定，灼燒碳酸氫鈉得到碳酸鈉，反應(yīng)方程式為2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，
故答案為：過濾、洗滌、灼燒；2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
（3）①實(shí)驗(yàn)室沒有300mL容量瓶，則應(yīng)該選取500mL容量瓶，所以配制300mL一定物質(zhì)的量濃度稀鹽酸還需要500mL容量瓶；
溶液稀釋前后溶質(zhì)的物質(zhì)的量不變，則濃鹽酸體積=$\frac{1mol/L×0.5L}{11.9mol/L}$=42mL，
故答案為：500mL容量瓶；42；
②設(shè)NaHCO₃和Na₂CO₃的物質(zhì)的量分別是xmol、ymol，碳酸氫鈉、碳酸鈉分別需要鹽酸物質(zhì)的量為xmol、2ymol，列方程組為$\left\{\begin{array}{l}{84x+106y=19}\\{x+2y=0.3}\end{array}\right.$，
解得$\left\{\begin{array}{l}{x=0.1}\\{y=0.1}\end{array}\right.$
則NaHCO₃和Na₂CO₃的物質(zhì)的量之比=0.1mol：0.1mol=1：1，
故答案為：1：1．

點(diǎn)評 本題考查制備實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，為高頻考點(diǎn)，綜合性較強(qiáng)，涉及溶液配制、根據(jù)方程式計(jì)算、基本操作、除雜等知識點(diǎn)，明確實(shí)驗(yàn)原理、基本操作方法、物質(zhì)性質(zhì)即可解答，注意（3）題容量瓶選取方法，注意計(jì)算濃鹽酸體積時(shí)稀硝酸體積為0.5L而不是0.3L，為易錯(cuò)點(diǎn)．