Question

19．在實驗室中，可利用碳酸氫鈉、氯化鈉、氯化銨等物質(zhì)溶解度的差異，通過飽和食鹽水、氨和二氧化碳反應，獲得碳酸氫鈉晶體，反應原理可用如下化學方程式表示：NH₃+CO₂+NaCl+H₂O═NH₄Cl+NaHCO₃↓，依據(jù)此原理，欲制得碳酸鈉晶體，某校學生設計了如下實驗裝置，其中B裝置中的試管內(nèi)是溶有氨和氯化鈉的溶液，且二者均已達到飽和：

（1）A裝置中所發(fā)生反應的離子方程式為：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O．C裝置中稀硫酸的作用為：吸收從B裝置中的試管內(nèi)逸出的氨氣，減少對環(huán)境的污染．
（2）下表中所列出的是相關物質(zhì)在不同溫度下的溶解度數(shù)據(jù)（g/100g水）

	0℃	10℃	20℃	30℃	40℃	50℃
NaCl	35.7	35.8	36.0	36.3	36.6	37.0
NaHCO3	6.9	8.1	9.6	11.1	12.7	14.5
NH4Cl	29.4	33.3	37.2	41.4	45.8	50.4

參照表中數(shù)據(jù)，請分析B裝置中使用冰水是因為溫度越低碳酸氫鈉溶解度越小，便于析出．
（3）該校學生在檢查完此套裝置氣密性后進行實驗，結果沒有得到碳酸氫鈉晶體，指導教師指出應在AB裝置之間（填寫字母）連接一個盛有飽和碳酸氫鈉溶液 的洗氣裝置，其作用是除去二氧化碳氣體中的氯化氫氣體．
（4）若該校學生進行實驗時，所用飽和食鹽水中含NaCl的質(zhì)量為5.85g，實驗后得到干燥的NaHCO₃晶體的質(zhì)量為5.04g，則NaHCO₃的產(chǎn)率為60%．

Answer 1

分析 由制備實驗裝置可知，A中發(fā)生CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O，B中發(fā)生NH₃+CO₂+NaCl+H₂O═NH₄Cl+NaHCO₃↓，為防止氨氣與揮發(fā)的HCl反應，最好在A、B之間加盛有碳酸氫鈉溶液的洗氣瓶，結合溶解度可知，B中冷水冷卻可析出NaHCO₃，C中濃硫酸可吸收逸出的氨氣，以此來解答．
（1）A裝置是制取二氧化碳氣體的裝置，是碳酸鈣和鹽酸發(fā)生反應生成氯化鈣、水和二氧化碳；C裝置稀硫酸是尾氣處理裝置吸收過量的氨氣；
（2）溫度越低越有利于碳酸氫鈉的晶體析出；
（3）通入二氧化碳沒有得到碳酸氫鈉晶體，是二氧化碳氣體中含有氯化氫氣體，通入后和氨氣反應不能生成碳酸氫鈉，所以需要加一個洗氣裝置用飽和碳酸氫鈉溶液除去二氧化碳中的氯化氫氣體；
（4）依據(jù)化學方程式計算理論生成碳酸氫鈉的質(zhì)量，結合實際生成的碳酸氫鈉的質(zhì)量計算產(chǎn)率．

解答 解：由制備實驗裝置可知，A中發(fā)生CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O，B中發(fā)生NH₃+CO₂+NaCl+H₂O═NH₄Cl+NaHCO₃↓，為防止氨氣與揮發(fā)的HCl反應，最好在A、B之間加盛有碳酸氫鈉溶液的洗氣瓶，結合溶解度可知，B中冷水冷卻可析出NaHCO₃，C中濃硫酸可吸收逸出的氨氣．
（1）A裝置中發(fā)生的反應是碳酸鈣與鹽酸反應生成二氧化碳和氯化鈣、水，所發(fā)生反應的離子方程式為CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂+H₂O；因為該反應用到液氨，氨氣易揮發(fā)，所以裝置C中濃硫酸的作用是吸收從B裝置中的試管內(nèi)逸出的氨氣，減少對環(huán)境的污染，
故答案為：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O；吸收從B裝置中的試管內(nèi)逸出的氨氣，減少對環(huán)境的污染；
（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知碳酸氫鈉的溶解度隨溫度降低減小的較多，所以在冰水中有利于碳酸氫鈉的析出，
故答案為：溫度越低碳酸氫鈉的溶解度越小，便于析出；
（3）二氧化碳的制取用到的鹽酸易揮發(fā)出HCl，HCl若與氨氣反應生成氯化銨，則反應中無碳酸氫鈉生成，所以應除去二氧化碳中的HCl，在A與B之間加一個盛有碳酸氫鈉飽和溶液的洗氣瓶即可，
故答案為：AB；飽和碳酸氫鈉溶液；除去二氧化碳氣體中的氯化氫氣體；
（4）5.85gNaCl的物質(zhì)的量是0.1mol，若完全轉化為碳酸氫鈉，根據(jù)元素守恒，則生成碳酸氫鈉的物質(zhì)的量也是0.1mol，則碳酸氫鈉的質(zhì)量是0.1mol×84g/mol=8.4g，則碳酸氫鈉的產(chǎn)率=$\frac{5.04g}{8.4g}$×100%=60%；
故答案為：60%．

點評 本題考查了侯氏制堿的反應原理和實驗設計和操作，產(chǎn)率計算方法，流程中注意問題的分析是解題關鍵，題目難度中等．