Question

（14分）工业以NaCl、NH₃、CO₂等为原料先制得NaHCO₃，进而生产出纯碱。有关反应的化学方程式为：NH₃＋CO₂＋H₂O    NH₄HCO₃;NH₄HCO₃＋NaCl  NaHCO₃↓＋NH₄Cl ；2NaHCO₃ Na₂CO₃＋CO₂↑＋H₂O

（1）碳酸氢铵与饱和食盐水反应，能析出碳酸氢钠晶体的原因是         （填字母标号）。

a．碳酸氢钠难溶于水

b．碳酸氢钠受热易分解

c．碳酸氢钠的溶解度相对较小，所以在溶液中首先结晶析出

d．碳酸氢钠的稳定性大于碳酸钠

（2）某活动小组根据上述制碱原理，进行碳酸氢钠的制备实验。

①一位同学将二氧化碳气体通入含氨的饱和食盐水中制备碳酸氢钠，实验装置如下图所示（图中夹持、固定用的仪器未画出）。

试回答下列有关问题：

（Ⅰ）乙装置中的试剂是           ，其作用是                         ；

（Ⅱ）丁装置中稀硫酸的作用是                                    ；

（Ⅲ）实验结束后，分离出NaHCO₃ 晶体的操作是            （填分离操作的名称）,该操作所需要的玻璃仪器有                           

②另一位同学用图中戊装置（其它装置未画出）进行实验。

（Ⅰ）实验时，须先从a管通入_______气体，说明原因_________________________

（Ⅱ）有同学建议在戊装置的b管下端连接己装置，理由是                   。

（3）碳酸氢钠受热所得固体12.28g与足量的石灰水充分反应，所得沉淀经洗涤、干燥质量为12.00g,则所得固体中碳酸钠的质量分数为               。

（4）请你再设计出一种实验室制取少量碳酸氢钠的方法：                         。

Answer

（14分）

（1）c（1分）

（2）①（Ⅰ）饱和碳酸氢钠溶液；（1分）除去CO2中的HCl气体（1分）

（Ⅱ）吸收未反应完的NH3（1分）（答“防止倒吸”或“吸收CO2”不给分）；

（Ⅲ）过滤（1分） 玻璃棒、漏斗、烧杯（3分）

②（Ⅰ）氨气 氨气极易溶解于水，能形成较大浓度的溶液，有利于二氧化碳吸收，生成更多的碳酸氢铵。（1分）

（Ⅱ）增大气体与溶液接触面积，提高CO2的吸收率。（1分）

（3）83.6%（或0.863）（0.86也得分）（2分）

（4）用碳酸氢铵与适量饱和食盐水反应。（或往烧碱溶液中通入过量CO2；往饱和Na2CO3溶液中通入过量CO2等。其他合理方法均可；化学方程式也可。）（2分）

【解析】

试题分析：（1）碳酸氢铵与饱和食盐水反应，能析出碳酸氢钠晶体，是因为碳酸氢钠的溶解度相对于碳酸钠、氯化铵、氯化钠而言较小，所以在溶液中首先结晶析出，答案选c；

（2）①（Ⅰ）因为HCl易挥发，所以制取的二氧化碳中含有少量HCl气体，则乙装置中的试剂是饱和碳酸氢钠溶液，目的是除去二氧化碳中的HCl；

（Ⅱ）因为丙是含有氨气的饱和氯化钠溶液，氨气也易挥发，且有毒，逸出会污染空气，所以丁装置中稀硫酸的作用是吸收未反应的氨气；

（Ⅲ）因为碳酸氢钠以晶体析出，所以采用过滤的方法分离出NaHCO3 晶体，需要的玻璃仪器为烧杯、漏斗、玻璃棒；

②（Ⅰ）因为二氧化碳的溶解度不大，所以先通入氨气，氨气极易溶解于水，能形成较大浓度的溶液，有利于二氧化碳吸收，生成更多的碳酸氢铵；所以a处先通入氨气；

（II）戊装置的b管下端连接己装置，可使二氧化碳与氯化钠溶液的接触面积增大，从而使反应更充分；

（3）碳酸氢钠受热分解得到的固体为碳酸钠，碳酸钠与石灰水反应生成碳酸钙沉淀，则12.00g为碳酸钙固体，物质的量是12.00g/100g/mol=0.12mol，根据Na2CO3～CaCO3，则碳酸钠的质量为0.12mol×106g/mol=12.72g，而固体质量为12.28g<12.72g，说明碳酸氢钠未完全分解，设固体混合物中碳酸钠的物质的量为x，未分解的碳酸氢钠的物质的量是y，则x+y=0.12mol，106g/molx+84g/moly=12.28g，解得x=0.1mol，所以碳酸钠的质量是0.1mol×106g/mol=10.6g，所以固体中碳酸钠的质量分数是10.6g/12.28g×100%=83.6%；

（4）制取碳酸氢钠的方法很多，向氢氧化钠溶液中通入过量的二氧化碳气体、用碳酸氢铵与适量饱和食盐水反应、往饱和Na2CO3溶液中通入过量CO2等。

考点：考查制取碳酸氢钠的实验，实验方案的分析与评价、设计，实验结果的计算，物质的分离