Question

我国化工专家侯德榜的“侯氏制碱法”为世界制碱工业作出了突出贡献。他利用NaHCO₃、NaCl、NH₄Cl等物质溶解度的差异，以食盐、NH₃和CO₂为原料制得NaHCO₃，进而生产出纯碱。相关的化学反应有：①NH₃＋CO₂＋H₂O===NH₄HCO₃；②NH₄HCO₃＋NaCl===NaHCO₃↓＋NH₄Cl；③2NaHCO₃Na₂CO₃＋CO₂↑＋H₂O↑。某研究性学习小组的同学模拟“侯氏制碱法”，提出下列三种制备NaHCO₃的实验方案。

方案1：分别将CO₂和NH₃通入到饱和食盐水中；

方案2：将CO₂通入到含NH₃的饱和食盐水中；

方案3：将NH₃通入到含CO₂的饱和食盐水中。

(1)经过讨论，大家一致认为方案2较合理，请说明方案3的不足之处

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(2)根据方案2，某同学设计了如下实验步骤和装置图：

步骤1：配制含氨的饱和食盐水。在100 mL锥形瓶中加入20 mL氨水(体积比1∶1)，再加入8 g食盐，塞紧橡皮塞，振荡几分钟，过滤除去不溶物，得到含氨的饱和食盐水。

步骤2：制备NaHCO₃。按图组装实验装置，先检查装置的气密性，再向各仪器中加入相应的试剂制备NaHCO₃。实验过程中，需要控制温度在30～35 ℃(大于35 ℃时NH₄HCO₃会分解)和CO₂的通入速度(以出现能数得清的连续气泡为宜)。反应结束后，把锥形瓶浸入冷水中，使较多的晶体析出，过滤、洗涤。

请回答下列问题：

①为控制反应温度在30～35 ℃，应采用的操作方法是________________________。

②装置B中的试剂是__________________，它的作用是__________________________。

③检验步骤2中所得晶体是NaHCO₃而不是NaCl的实验方法和现象是

________________________________________________________________________

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④设计一个简单的实验方案证明Na₂CO₃溶液呈碱性是由CO₃^2-引起的

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Answer

(1)CO2在水(或饱和食盐水)中溶解度小，不利于NaHCO3的生成

(2)①水浴控温

②饱和NaHCO3溶液 除去CO2气体中的HCl气体

③取少量晶体于试管中，向其中加入适量盐酸，反应剧烈冒出大量气泡，最后剩余物全部溶解，说明得到的晶体为NaHCO3(如果加入盐酸后晶体全部溶解而无气泡产生，则得到的晶体可能是食盐)

④先向少量Na2CO3溶液中滴入酚酞溶液，溶液显红色；再向该溶液中滴入过量CaCl2溶液，产生白色沉淀，且溶液的红色退去

【解析】

试题分析：本题的命题意图是考查分析实验方案的能力。知识依托是“侯氏制碱法”的反应原理(已提示)。其实验过程大致为：先用石灰石和稀盐酸制取CO2(A装置)，然后用饱和NaHCO3溶液除去CO2气体中混有的HCl气体(B装置)，再将纯净的CO2气体通入溶有氨的饱和食盐水中，即得NaHCO3(C装置)。用加稀盐酸或加稀H2SO4的方法可以区分NaHCO3和NaCl，前者遇酸逸出气体，而后者不能。向少量Na2CO3溶液中滴入酚酞溶液，溶液显红色，可说明溶液呈碱性，再向该溶液中滴入过量CaCl2溶液，使CO32-被Ca2＋完全沉淀掉，溶液的红色退去，可说明Na2CO3溶液的碱性是由CO32-引起的。

考点：考查碳酸钠制备原理的有关判断以及化学实验基本操作