Question

实验室需要纯净的NaCl溶液，但实验室的NaCl晶体混有少量Na₂SO₄和NH₄HCO₃，某同学按如下流程图设计实验除去杂质，回答下列问题：

（1）步骤I除去的杂质是（填化学式）_______________，直接加热要好于加强碱后再进行加热，理由是                                                            ；

（2）按流程图完成实验设计，将相关的实验操作、实验现象和实验目的填写在下表中：

操作步骤	实验现象	实验目的
步骤II：将残留物溶解得到溶液，
步骤III：
步骤IV：过滤，往滤液中
步骤V：将溶液加热煮沸

（3）若最后得到20℃的NaCl饱和溶液。已知20℃时NaCl的溶解度为36.0g、NaCl饱和溶液的密度为1.12g/cm³ ，则20℃的NaCl饱和溶液的物质的量浓度为          mol/L（计算结果保留三位有效数字）。

Answer

（17分）

（1）NH4HCO3（2分）

操作简单；节省试剂；不引入新的杂质（2分，答其中两点可得满分）

（2）（共10分，除注明外每空1分，着重号为给分点）

操作步骤

实验现象

实验目的

步骤II：往溶液中滴加过量的BaCl2溶液

生成白色沉淀

除去SO42－离子

步骤III：往悬浊液中（或过滤后，往滤液中）滴加过量的Na2CO3溶液

除去过量的Ba2+离子

步骤IV：滴加适量的盐酸

产生少量气泡

除去过量的CO32－离子

驱赶溶解在溶液中的CO2和HCl气体（2分）

（3）5.07 （3分）

【解析】

试题分析：（1）铵盐不稳定，受热易分解，则加热的目的是除去固体混合物中的碳酸氢铵，NH4HCO3NH3↑+H2O↑+CO2↑；强碱与铵盐容易反应生成盐、氨气和水，除去旧杂质的同时，又引入新杂质，且增大试剂、操作步骤增多；（2）除去碳酸氢铵后，先将所得白色固体溶解，再向溶液中加入过量BaCl2溶液，使硫酸钠完全反应，生成白色的硫酸钡沉淀和NaCl，除去溶液中的硫酸根离子，但是引入的钡离子是新的杂质；为了除去钡离子，应向悬浊液或过滤所得滤液中加入过量碳酸钠溶液，使氯化钡完全与碳酸钠反应，生成白色的碳酸钡沉淀和氯化钠，除去溶液中的钡离子，但是引入的碳酸根离子是新的杂质；过滤，分离出硫酸钡、碳酸钡沉淀之后，为了除去滤液中的碳酸根离子，应向其中加入适量盐酸，碳酸钠与盐酸反应，生成氯化钠、二氧化碳气体和水，除去溶液中的碳酸根离子，但是引入的盐酸是新的杂质；盐酸和水的沸点较低，氯化钠的沸点高，将溶液煮沸，可以除去溶液中的氯化氢、二氧化碳和水，蒸发可得纯净的氯化钠固体；（3）依题意，36.0gNaCl溶于100g水中，即可配制20℃的饱和NaCl溶液；由于溶液的质量等于溶质质量与溶剂质量之和，则36.0gNaCl溶于100g水形成136.0g饱和NaCl溶液；由于溶液体积等于溶液质量与溶液密度的比值，则饱和NaCl溶液的体积为=cm3=mL；溶质的物质的量等于质量与摩尔质量的比值，则136.0g饱和NaCl溶液中n(NaCl)==mol；由于c=n/V，则20℃的饱和NaCl溶液的物质的量浓度为=mol/L≈5.07mol/L。

考点：考查化学实验方案的设计与评价，涉及混合物分离与提纯的方法、实验方案的评价、设计除杂实验方案、溶解度与饱和食盐水物质的量浓度的计算等。