Question

3．我國(guó)化工專家侯德榜改革國(guó)外的純堿生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)流程可簡(jiǎn)要表示如圖1：

（1）沉淀池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是NH₃+H₂O+CO₂+NaCl=NH₄Cl+NaHCO₃↓．
（2）上述流程中X物質(zhì)的分子式CO₂．
（3）碳酸氫銨與飽和食鹽水反應(yīng)，能析出碳酸氫鈉晶體的原因是C   （選填字母）．
A．碳酸氫鈉難溶于水
B．碳酸氫鈉受熱易分解
C．碳酸氫鈉的溶解度相對(duì)較小，所以在溶液中首先結(jié)晶析出
（4）某探究活動(dòng)小組根據(jù)上述制堿原理，欲制備碳酸氫鈉，同學(xué)們按各自設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．第一位同學(xué)：將二氧化碳?xì)怏w通入含氨的飽和食鹽水中制備碳酸氫鈉，實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示（圖中夾持、固定用的儀器未畫出）．
請(qǐng)回答：
①甲中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑
②乙裝置中的試劑是飽和碳酸氫鈉溶液
③實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，分離出NaHCO₃ 晶體的操作是過(guò)濾（填分離操作的名稱）．
第二位同學(xué)：用圖中戊裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（其它裝置未畫出）．
④為提高二氧化碳在此反應(yīng)液中被吸收的程度，實(shí)驗(yàn)時(shí)，須先從a管通入NH₃ 氣體，再?gòu)腷管通入CO₂  氣體．
⑤裝置c中的試劑為C （選填字母）
A．堿石灰   B．濃硫酸   C．無(wú)水氯化鈣
（5）請(qǐng)你再寫出一種實(shí)驗(yàn)室制取少量碳酸氫鈉的方法：（用簡(jiǎn)要的文字和相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)方程式來(lái)描述）：NaOH+CO₂=NaHCO₃或Na₂CO₃+CO₂+H₂O=2NaHCO₃．

Answer 1

分析 將二氧化碳和氨氣、食鹽水加入沉淀池中，發(fā)生的反應(yīng)為NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl，得到的沉淀在煅燒爐中發(fā)生反應(yīng)2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂，從而得到Na₂CO₃，煅燒過(guò)程中得到的X為CO₂要循環(huán)利用，母液中含有的銨根離子和堿反應(yīng)得到的氨氣也能循環(huán)利用，
（1）沉淀池中氯化鈉、二氧化碳、氨氣和水發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成碳酸氫鈉和氯化銨；
（2）煅燒過(guò)程中得到的X為CO₂要循環(huán)利用；
（3）依據(jù)題干中信息碳酸氫鈉溶解度相對(duì)較小分析判斷；
（4）①裝置甲中碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、二氧化碳和水，據(jù)此寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
②依據(jù)用鹽酸制取二氧化碳時(shí)常會(huì)含有氯化氫氣體分析即可解答；
③依據(jù)分離固體與液體采用的實(shí)驗(yàn)操作分析解答；
④根據(jù)氨氣易溶于水，判斷通入氨氣的導(dǎo)管不能插入溶液中，再根據(jù)二氧化碳的溶解度較小，為了提高二氧化碳的利用率，應(yīng)該先通入氨氣進(jìn)行解答
⑤防止NH₃污染空氣；
（5）氫氧化鈉與過(guò)量的二氧化碳反應(yīng)生成碳酸氫鈉，也可以用碳酸鈉與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸氫鈉，據(jù)此寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式．

解答 解：（1）沉淀池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為飽和食鹽水中通入氨氣和二氧化碳析出碳酸氫鈉晶體，反應(yīng)方程式為NH₃+H₂O+CO₂+NaCl=NH₄Cl+NaHCO₃↓，故答案為：NH₃+H₂O+CO₂+NaCl=NH₄Cl+NaHCO₃↓；
（2）在聯(lián)合制堿法中二氧化碳是反應(yīng)的原料同時(shí)也是反應(yīng)的副產(chǎn)物，可以循環(huán)利用，故答案為：CO₂；
（3）A．碳酸氫鈉易溶于水，故A錯(cuò)誤；
B．碳酸氫鈉受熱易分解，與其在溶液中首先結(jié)晶析出無(wú)關(guān)，故B錯(cuò)誤；
C．碳酸氫鈉的溶解度相對(duì)于氯化銨來(lái)說(shuō)碳酸氫鈉的溶解度更小一些，所以在溶液中首先結(jié)晶析出，故C正確，
故答案為；C；
（4）①裝置甲發(fā)生的反應(yīng)方程式為：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑，故答案為：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑；
②利用鹽酸制取二氧化碳時(shí)，因鹽酸易揮發(fā)，所以二氧化碳中常會(huì)含有氯化氫氣體，碳酸氫鈉能與鹽酸反應(yīng)不與二氧化碳反應(yīng)，所以通過(guò)碳酸氫鈉的溶液是可以除掉二氧化碳?xì)怏w中的氯化氫氣體，故答案為：飽和碳酸氫鈉溶液；
③分離出NaHCO₃晶體的操作是分離固體與液體，常采用的實(shí)驗(yàn)操作是過(guò)濾操作，故答案為：過(guò)濾；
④制取碳酸氫鈉時(shí)先要得到含氨的飽和食鹽水，氨氣極易溶于水，通入氨氣的導(dǎo)管不能直接插入溶液中，所以導(dǎo)管a通入氨氣，導(dǎo)管b通入二氧化碳；由于二氧化碳在水中溶解度減小，為了保證了從b通入二氧化碳時(shí)二氧化碳被充分反應(yīng)，應(yīng)該先通入氨氣，再通入二氧化碳，故答案為：NH₃（氨）；CO₂（二氧化碳）；
⑤NH₃污染空氣，用盛裝無(wú)水CaCl₂的干燥管吸收，故答案為：C；
（5）可以將過(guò)量的CO₂通入NaOH溶液或Na₂CO₃中，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NaOH+CO₂=NaHCO₃或Na₂CO₃+CO₂+H₂O=2NaHCO₃，
故答案為：NaOH+CO₂=NaHCO₃或Na₂CO₃+CO₂+H₂O=2NaHCO₃．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了純堿工業(yè)原理及其應(yīng)用，題目難度中等，明確制備流程及常見(jiàn)物質(zhì)的性質(zhì)為解答關(guān)鍵，注意掌握侯氏制堿法的反應(yīng)原理，試題側(cè)重考查學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>