Question

氟化钠是一种重要的氟盐，主要用作农业杀菌剂、杀虫剂、木材防腐剂和生产含氟牙膏等．实验室可通过下图所示的流程以氟硅酸（H₂SiF₆）等物质为原料制取氟化钠，并得到副产品氯化铵：

有关物质在水中溶解度见下表．请回答下列问题：

温度	10℃	20℃	30℃	溶解度：20℃NaF-4g；0℃NH4F-100g； 常温Na2SiF6-微溶于水
NH4Cl溶解度	33.3g	37.2g	41.4g

（1）操作Ⅰ需要用到的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、______．
（2）上述流程中发生两步化学反应，第一步反应的化学方程式为：______，第二步反应的化学方程式为______．
（3）操作II的作用是______；操作Ⅲ的具体过程是______．
（4）流程中NH₄HCO₃必须过量，其原因是______．
（5）NaF可用于生产含氟牙膏，使用含氟牙膏可以预防龋齿．请说明含有NaF的牙膏如何将羟基磷酸钙[Ca₅（PO₄）₃（OH）]转化为更难溶的氟磷酸钙[Ca₅（PO₄）₃F]______．

Answer

本题主要考查了化学与工业生产的相关知识．第一步反应的方程式，根据已知反应物和生成物，可推知其余生成物，配平即得反应方程式．第二步反应是将第一步生成的NH4F转化为NaF，加入的反应物为NaCl，利用了物质在溶液中溶解度越小则优先析出的特性，所以NaF比NaCl的溶解性小．操作Ⅰ是过滤操作，用到的玻璃仪器包括烧杯、玻璃棒、漏斗；操作Ⅱ是将粗NaF洗涤除去其表面的杂质．操作Ⅲ是将滤液中的溶质进一步提取，故操作是加热蒸发溶剂，析出大量固体后冷却；流程中NH4HCO3必须过量，是指第一步操作中必须保证H2SiF6能全部反应，以防止生成影响制取物质的纯度．
【解析】
（1）操作Ⅰ是过滤操作，用到的玻璃仪器包括烧杯、玻璃棒、漏斗，故答案为：漏斗；
（2）第一步反应的方程式，反应物有H2SiF6、和NH4HCO3，生成物有H2SiO3、CO2，根据质量守恒还应有NH4F，则反应的化学方程式为H2SiF6+6NH4HCO3=6NH4F+H2SiO3↓+6CO2↑+3H2O，第二步反应是将第一步生成的NH4F转化为NaF，加入的反应物为NaCl，利用了物质在溶液中溶解度越小则优先析出的特性，所以NaF比NaCl的溶解性小，反应的化学方程式为
NH4F+NaCl=NH4Cl+NaF↓，
故答案为：H2SiF6+6NH4HCO3=6NH4F+H2SiO3↓+6CO2↑+3H2O；NH4F+NaCl=NH4Cl+NaF↓；
（3）操作Ⅱ是将粗NaF洗涤除去其表面的杂质，以得到纯净的NaF，操作Ⅲ是将滤液中的溶质进一步提取，故操作是加热蒸发溶剂，析出大量固体后冷却，
故答案为：除去NaF、NH4Cl 表面的杂质；蒸发浓缩溶液，析出多量固体后冷却；
（4））流程中NH4HCO3必须过量，是指第一步操作中必须保证H2SiF6能全部反应，以防止生成Na2SiF6沉淀，影响制取物质的纯度，
故答案为：保证H2SiF6能全部反应；防止在加入NaCl后H2SiF6与NaCl反应生成Na2SiF6沉淀混入NaF中影响NaF纯度；
（5）从沉淀平衡移动的角度分析，Ca5（PO4）3F的溶解度小于Ca5（PO4）3（OH），羟基磷酸钙在水中存在溶解平衡：
Ca5（PO4）3（OH）⇌5Ca2++3PO43-+OH-，当F-与Ca2+、PO43-结合生成了更难溶于水的Ca5（PO4）3F，使沉淀平衡向右移动，属于沉淀的转化问题．
故答案为：羟基磷酸钙在水中存在溶解平衡：Ca5（PO4）3（OH）⇌5Ca2++3PO43-+OH-，当F-与Ca2+、PO43-结合生成了更难溶于水的Ca5（PO4）3F，使上述平衡中Ca2+和PO43-减少而向右移动，继续生成更多的Ca5（PO4）3F，难溶物发生了转化．