Question

10．碳酸鈉在輕工、建材、紡織、國防、醫(yī)藥等工業(yè)中有重要的應用．
（1）工業(yè)碳酸鈉（純度約為98%）中含有Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Cl^-和SO₄^2-等雜質，提純工藝線路如圖1：

碳酸鈉的飽和溶液在不同溫度下析出的溶質如圖2所示
請回答下列問題：
①試劑A是氫氧化鈉溶液，“母液”中除了含有Na⁺、CO₃^2-、OH^-離子外，還含有Cl^-、SO₄^2-等離子，過濾要“趁熱”的目的是提高Na₂CO₃•10H₂0晶體的含量．
②檢驗試劑級Na₂CO₃中Cl^-和SO₄^2-是否除盡，選用的試劑及加入的先后次序是c（填序號）．
a．HCl、BaCl₂、AgNO₃    
b．AgNO₃、HNO₃、Ba（NO₃）₂  
c．HNO₃、Ba（NO₃）₂、AgNO₃   
d．AgNO₃、HCl、BaCl₂
（2）“侯氏制堿法”的原理：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O═NaHCO₃↓+NH₄Cl
圖3是某興趣小組在實驗室中模擬“侯氏制堿法”制取所用到的主要裝置．
請回答下列問題：
 ①各儀器口的鏈接順序為a接e，f接d，c接b，實驗時先向飽和NaCl溶液中通人較多的，再通人足量的CO₂，其原因是a（填寫序號字母）．
a．使CO₂更易被吸收    b．NH₃比CO₂更易制取c．CO₂的密度比NH₃大
②將生成的NaHCO₃晶體從混合物中分離出來需要的玻璃儀器是燒杯、玻璃棒、漏斗．
③該興趣小組用圖4比較C、N、Si三種元素的非金屬性強弱，B中的試劑是飽和碳酸氫鈉溶液，能說明碳的非金屬性比硅強的實驗現(xiàn)象是C中生成白色膠狀物．（H₂SiO₃是一種不溶于水的白色膠狀物）

Answer 1

分析 （1）工業(yè)碳酸鈉中含有Mg²⁺，F(xiàn)e³⁺，Ca²⁺，所以先加水溶解生成硫酸鈣沉淀而除去，再中加入過量的NaOH溶液，可生成Mg（OH）₂、Fe（OH）₃沉淀，從而除去鈣鎂離子，所得濾液含碳酸鈉和氯化鈉，再蒸發(fā)濃縮結晶，趁熱過濾，得到一水碳酸鈉晶體，再加入脫水得到試劑級碳酸鈉，
①上述分析可知試劑A是沉淀鎂離子和鐵離子的試劑，“母液”中除了含有Na⁺、CO₃^2-、OH^-離子外，還含有氯離子，硫酸根離子，使析出的晶體為Na₂CO₃•H₂O，防止因溫度過低而析出Na₂CO₃•10H₂0晶體或Na₂CO₃•7H₂0晶體，36℃是一個轉折點；
②a．HCl、BaCl₂、AgNO₃，此順序中，氯離子會干擾是否除凈的實驗；
b．AgNO₃、HNO₃、Ba（NO₃）₂，此順序中先加入硝酸銀碳酸根離子、氯離子、硫酸根離子都會沉淀，無法檢驗硫酸根離子是否除凈；
c．HNO₃、Ba（NO₃）₂、AgNO₃，顯加入硝酸和碳酸鈉反應，再加入硝酸鋇檢驗是否含有硫酸根離子，最后用硝酸銀溶液檢驗是否含有氯離子；
d．AgNO₃、HCl、BaCl₂，此順序中先加入硝酸銀碳酸根離子、氯離子、硫酸根離子都會沉淀，加入鹽酸后氯離子無法檢出；
（2）①由于CO₂在水中的溶解度小，而氨氣極易溶于水，因此先通入氨氣，然后再通入CO₂，由于氨氣極易溶于水需要防止倒吸，因此c通入NH₃，d通入CO₂，裝置A制備的二氧化碳氣體中含有氯化氫氣體，需要通過飽和碳酸氫鈉溶液除去，氨氣是堿性氣體需要稀硫酸吸收多余的氨氣二氧化碳與水反應形成不穩(wěn)定的碳酸，致使水吸收二氧化碳量較少；而把二氧化碳通入溶有氨氣而呈堿性的水中，會使生成的碳酸與氨水發(fā)生反應，而增大二氧化碳氣體的吸收；
②生成的NaHCO₃晶體從混合物中分離出來的操作為過濾洗滌，依據(jù)過濾裝置分析回答需要的玻璃儀器；
③比較C、N、Si三種元素的非金屬性強弱，可以利用其最高價含氧酸的酸性強弱比較，酸性強的可以制備反應生成酸性弱的，分液漏斗中為硝酸，A中為大理石，硝酸和碳酸鈣反應生成二氧化碳，硝酸酸性大于碳酸，為避免揮發(fā)出硝酸干擾，二氧化碳通過飽和碳酸氫鈉溶液除去硝酸蒸氣，得到二氧化碳氣體通入燒杯中的硅酸鈉溶液，生成硅酸白色沉淀，證明碳酸酸性大于硅酸；

解答 解：（1）因工業(yè)碳酸鈉中含有Mg²⁺，F(xiàn)e³⁺，Ca²，所以先加水溶解生成硫酸鈣沉淀而除去，再中加入過量的NaOH溶液，可生成Mg（OH）₂、Fe（OH）₃沉淀，從而除去鈣鎂離子，所以加入NaOH溶液的作用除去其中混有的Fe³⁺、Mg²⁺；
①上述分析可知試劑A是沉淀鎂離子和鐵離子的試劑，“母液”中除了含有Na⁺、CO₃^2-、OH^-離子外，還含有氯離子，硫酸根離子，使析出的晶體為Na₂CO₃•H₂O，防止因溫度過低而析出Na₂CO₃•10H₂0晶體或Na₂CO₃•7H₂0晶體，36℃是一個轉折點，趁熱過濾是提高Na₂CO₃•10H₂0晶體的含量；
故答案為：氫氧化鈉溶液，Cl^-、SO₄^2-，提高Na₂CO₃•10H₂0晶體的含量；
②a．按照此順序加入試劑HCl、BaCl₂、AgNO₃，氯離子會干擾是否除凈的實驗，故a錯誤；
b．按照此順序加入試劑AgNO₃、HNO₃、Ba（NO₃）₂，順序中先加入硝酸銀碳酸根離子、氯離子、硫酸根離子都會沉淀，無法檢驗硫酸根離子是否除凈，故b錯誤；
c．按照此順序加入試劑HNO₃、Ba（NO₃）₂、AgNO₃，先加入硝酸和碳酸鈉反應，再加入硝酸鋇檢驗是否含有硫酸根離子，最后用硝酸銀溶液檢驗是否含有氯離子，故c正確；
d．按照此順序加入試劑AgNO₃、HCl、BaCl₂，順序中先加入硝酸銀碳酸根離子、氯離子、硫酸根離子都會沉淀，加入鹽酸后氯離子無法檢出，故d錯誤；
（2）①由于CO₂在水中的溶解度小，而氨氣極易溶于水，因此先通入氨氣，然后再通入CO₂，由于氨氣極易溶于水需要防止倒吸，因此c通入NH₃，d通入CO₂，裝置A制備的二氧化碳氣體中含有氯化氫氣體，需要通過飽和碳酸氫鈉溶液除去，裝置儀器接口的連接順序為：aefd，cb，
先通入氨氣，氨氣與水形成呈堿性的氨水可與二氧化碳與水生成的碳酸發(fā)生反應，更有利于二氧化碳氣體的吸收，故選a，
故答案為：efdc，a；
②生成的NaHCO₃晶體從混合物中分離出來的操作為過濾洗滌，玻璃儀器為燒杯、玻璃棒、漏斗；
故答案為：燒杯、玻璃棒、漏斗；
③酸性強的可以制備反應生成酸性弱的，裝置中的試劑分別為：分液漏斗中為硝酸，A中為大理石，硝酸和碳酸鈣反應生成二氧化碳，硝酸酸性大于碳酸，為避免揮發(fā)出硝酸干擾，二氧化碳通過飽和碳酸氫鈉溶液除去硝酸蒸氣，能說明碳的非金屬性比硅強的實驗現(xiàn)象是，得到二氧化碳氣體通入燒杯中的硅酸鈉溶液，生成硅酸白色膠狀沉淀，證明碳酸酸性大于硅酸；
故答案為：飽和碳酸氫鈉溶液，C中出現(xiàn)白色膠狀沉淀；

點評 本題考查了物質的分離提純，物質制備實驗流程分析判斷，物質性質的理解應用，掌握實驗基本操作和物質的制備原理和檢驗方法是解題關鍵，題目難度中等．