Question

碳酸钠、碳酸氢钠是日常生产生活中常用的两种盐。在实验室中制取NaHCO₃的方法有多种。请

依据下列方法回答问题：

方法一：模拟工业“侯氏制碱法”制取：（原理NaCl+H₂O+CO₂+NH₃ = NaHCO₃↓+NH₄Cl)

第一步：连接好装置，检验气密性，在仪器内装人药品。

第二步：让某一装置先发生反应，直到产生的气体不能再在Ⅲ中溶解，再通入另一装置中产生的气体，片刻后，Ⅲ中出现固体。继续向Ⅲ中通入两种气体，直到不再有固体产生。

第三步：分离Ⅲ中所得的混合物，得到NaHCO₃固体。

第四步：向滤液中加入适量的某固体粉末，有NH₄Cl晶体析出。

(1)图中所示装置的连接顺序是：a接f；e接________；b接_________（填接口编号)。

(2)I中盛放稀盐酸的仪器名称是_____________，IV中应选用的液体为________________。

(3)第二步中让_____________ (填序号）装置先发生反应。

(4)第四步中所加固体粉末为________。所得的晶体中常含有少置的NaCl和NaHCO₃(约占5%~8%)，请设计一个简单的实验，不使用其他任何试剂，证明所得晶体大部分是NH₄Cl。简要写出操作和现象______________________。

方法二：把CO₂通人饱和Na₂CO₃溶液制取NaHCO₃。装置如下图所示（气密性已检验，部分夹持装置略）：

(5)请结合化学平衡移动原理解释B中溶液的作用_________________。

(6)当C中有大量白色固体析出时，停止实验，将固体过滤、洗涤、干燥备用。为确定固体的成分，实验小组设计方案如下（取一定量的固体，配成溶液作为样液，其余固体备用）：

①方案1：取样液与澄清的Ca(OH)₂溶液混合，出现白色沉淀。

实验小组对现象产生的原理进行分析，认为该方案不合理，理由是________________。

②方案2：取样液与BaCl₂溶液混合，出现白色沉淀并有气体产生。

实验小组认为固体中存在NaHCO₃,其离子方程式是________________。

Answer

d c II 饱和碳酸氢钠溶液 NaCl 取少量固体放入试管中，加热，固体大部分消失，在试管口内壁又有较多的固体凝结。 CO2在水中存在平衡：CO2+H2OH2CO3HCO+H+，有H2SO4存在时，可使上述平衡向左移动，从而减少CO2在水中的溶解，同时吸收挥发出来的HCl气体。 Na2CO3和NaHCO3都能跟Ca(OH)2溶液发生反应生成白色沉淀，无法确定固体的成分中是否含有NaHCO3。 2HCO+Ba2+ = BaCO3↓+ CO2↑+H2O NaOH + CO2 = NaHCO3； Ca(HCO3)2+ NaOH== NaHCO3+ CaCO3 +H2O

其它合理方法均可。

【解析】本题考查实验设计方案的评价，（1）装置I是制备CO2，装置II制备氨气，因为氨气极易溶于水，为防止倒吸，因此b接c，制出的CO2中混有HCl，必须除去，因此a接f，e接d；（2）盛放稀盐酸的装置是长颈漏斗，除去CO2中的HCl，常通过饱和碳酸氢钠溶液，即装置IV中盛放饱和NaHCO3溶液；（3）因为CO2在水中的溶解度小，氨气极易溶于水，且水溶液显碱性，为充分利用CO2，减少浪费，因此先通NH3，让装置II先反应；（4）第四步中加固体NaCl，让NH4Cl晶体析出；具体操作是：取少量固体放入试管中，加热，固体大部分消失，在试管口内壁又有较多的固体凝结；（5）CO2在水中存在平衡：CO2+H2OH2CO3HCO3－+H+，有H2SO4存在时，可使上述平衡向左移动，从而减少CO2在水中的溶解，同时吸收挥发出来的HCl气体；（6）①Ca(OH)2与Na2CO3反应：Ca(OH)2＋Na2CO3=CaCO3↓＋2NaOH，碳酸氢钠与Ca(OH)2反应：Ca(OH)2＋NaHCO3=CaCO3↓＋H2O＋NaOH，两个都会产生沉淀，因此Na2CO3对NaHCO3检验产生干扰；②沉淀是BaCO3，气体是CO2，因此有2HCO3－＋Ba2＋=BaCO3↓＋CO2↑＋H2O。

点睛：侯氏制碱法中CO2虽然溶于水，但在水中的溶解度小，而NH3极易溶于水，且其水溶液显碱性，能提高CO2的利用，减少浪费，因此先通NH3，NH3通入到NaCl溶液中，要防止倒吸，因此b连接c。