Question

（14分）我国制碱工业的先驱侯德榜先生，1939年发明了著名的侯氏制碱法，其核心反应原理可用如下化学方程式表示：NH₃＋CO₂＋NaCl＋H₂O＝NH₄Cl＋NaHCO₃↓（晶体）依据此原理，欲制得碳酸氢钠晶体，某校学生设计了如下实验装置，其中B装置中的试管内是溶有氨和氯化钠的溶液，且二者均已达到饱和。

（1）A装置中所发生反应的离子方程式为________。C装置中稀硫酸的作用为_________。

（2）该校学生在检查完此套装置气密性后进行实验，结果没有得到碳酸氢钠晶体，指导教师指出应在装置           之间（填写字母）连接一个盛有           的洗气装置，其作用是               。

（3）过滤NaHCO₃ 时除烧杯、漏斗外，还用到另一玻璃仪器，该仪器在此操作中的主要作用是    。

（4）若该校学生进行实验时，所用饱和食盐水中含NaCl的质量为5.85g，实验后得到干燥的晶体的质量为5.04g，则NaHCO₃的产率为       。

Answer

（每空2分，共14分）（1）CaCO3＋2H+＝Ca2+＋CO2↑＋H2O；

吸收从B装置中的试管内逸出的氨气，减少对环境的污染；

（2）A与B ；饱和NaHCO3溶液；除去CO2中混合的HCl气体。

（3）引流 ；（4）60%。

【解析】

试题分析：（1）A装置是实验室制备CO2的装置，其中所发生反应的离子方程式为CaCO3＋2H+＝Ca2+＋CO2↑＋H2O。B装置中的试管内是溶有氨和氯化钠的溶液，由于氨水易挥发出氨气，会造成空气污染。氨气是碱性气体，能够与酸发生反应形成盐，因此C装置中稀硫酸的作用是吸收从B装置中的试管内逸出的氨气，减少对环境的污染。（2）由于盐酸易挥发，用盐酸与碳酸钙发生反应生成的CO2中含有杂质氯化氢，由于没有除去HCl，当通入B装置时，HCl溶解是溶液显酸性，CO2不能在其中溶解，因此不能形成碳酸氢钠晶体，因此在通入B最终之前需要除去CO2中的氯化氢，则应在A与B装置之间连接一个盛有饱和NaHCO3溶液的洗气装置，其作用是除去CO2中混合的HCl气体同时又不反应消耗CO2气体。（3）过滤NaHCO3 时除烧杯、漏斗外，还用到另一玻璃仪器是玻璃棒，玻璃棒在此操作中的主要作用是引流，防止液体将过滤器中的滤纸弄破。（4）所用饱和食盐水中含NaCl的质量为5.85g，物质的量n(NaCl）＝5.85g÷58.5g/mol＝0.1mol，则根据钠离子守恒可知理论上生成碳酸氢钠的物质的量也应该是0.1mol，质量是m(NaHCO3）=0.1mol×84g/mol＝8.4g。实验后得到干燥的晶体的质量为5.04g，则NaHCO3的产率为。

【考点定位】考查碳酸氢钠制备实验设计与探究的知识。

【名师点睛】本题以侯氏制碱法为线索，将气体的实验室制取方法、气体的净化、气体通入的先后顺序、试剂的选择使用、仪器的作用物质的产率的计算等全面考查，综合考查了学生的能力和知识水平。不同气体由于反应物的存在状态及性质不同，选择的装置不同，在实验室中一般是用难溶性的固体CaCO3与稀盐酸反应制取气体，反应不需要加热，制取的气体在水中溶解度不大，因此可以用启普发生器制取，盐酸是挥发性的酸，在制取的CO2气体中混有杂质HCl会影响后边的反应，因此应该用一定试剂除去，根据除杂原则是：“不增、不减”，因此选择的试剂应该只与杂质HCl反应，而不能与CO2反应，同时也不消耗CO2的饱和NaHCO3溶液；同样是除去杂质HCl气体，不同气体中含有HCl杂质，除去的试剂不同，如SO2中含有HCl杂质，用饱和NaHSO3溶液；Cl2中含有HCl杂质，用饱和NaCl溶液；在过滤中使用玻璃棒的作用是引流，使含有晶体的混合物通过玻璃棒引流至过滤器中，除还实验中要使用玻璃棒外，使用玻璃棒的实验有：在物质的溶解中也使用玻璃棒，其作用是搅拌，促进物质的溶解；在蒸发结晶中使用玻璃棒目的是使水分快速蒸发，防止局部受热，使液滴飞溅。该类试题充分体现了“源于教材又不拘泥于教材”的指导思想，在一定程度上考查了学生的知识的灵活运用能力和分析问题解决问题的能力。