Question

某化学小组模拟“侯氏制碱法”，以NaCl、NH₃、CO₂和水等为原料以及下图所示装置制取NaHCO₃，反应的化学方程式为NH₃+CO₂+H₂O+NaCl = NaHCO₃↓+NH₄Cl。然后再将NaHCO₃制成Na₂CO₃。

⑴装置乙的作用是__________。为防止污染空气，尾气中含有的_____需要进行吸收处理。

⑵由装置丙中产生的NaHCO₃制取Na₂CO₃时，需要进行的实验操作有__________。NaHCO₃转化为Na₂CO₃的化学方程式为___________。

⑶若在⑵中灼烧的时间较短，NaHCO₃将分解不完全，该小组对一份加热了t₁ min的NaHCO₃ 样品的组成进行了以下探究。

取加热了t₁ min的NaHCO₃样品29.6 g完全溶于水制成溶液，然后向此溶液中缓慢地滴加稀盐酸，并不断搅拌。随着盐酸的加入，溶液中有关离子的物质的量的变化如下图所示。

则曲线c对应的溶液中的离子是______（填离子符号）；该样品中NaHCO₃和Na₂CO₃的物质的量之比是_____。

⑷若取21.0 g NaHCO₃固体，加热了t₂  min后，剩余固体的质量为l4.8 g。如果把此剩余固体全部加入到200 mL 2 mol·L^-1的盐酸中则充分反应后溶液中H⁺ 的物质的量浓度为_________（设溶液体积变化忽略不计）。

Answer

（1）除去二氧化碳中的氯化氢气体（2分） 氨气 （1分）

（2）过滤、洗涤、灼烧 （各1分） 2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑（2分）

（3）HCO3－（2分） 1:2 （2分） （4） 0.75 mol/L（2分）

【解析】试题分析：（1）装置甲是制备二氧化碳气体的反应装置，生成的二氧化碳气体中含有氯化氢气体，对制备碳酸氢钠有影响，装置乙的作用是吸收氯化氢气体；最后的尾气中含有氨气不能排放到空气中，需要进行尾气吸收；故答案为：吸收HCl；NH3；（2）由装置丙中产生的NaHCO3发生的反应为，NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl；制取Na2CO3时需要过滤得到晶体，洗涤后加热灼烧得到碳酸钠；故答案为：过滤、洗涤、灼烧；（3）若在（2）中灼烧的时间较短，NaHCO3将分解不完全，该小组对一份加热了t1min的NaHCO3样品的组成进行了研究．取加热了t1min的NaHCO3样品29.6g 完全溶于水制成溶液，然后向此溶液中缓慢地滴加稀盐酸，并不断搅拌．随着盐酸的加入，发生反应 CO32-+H+=HCO3-； HCO3-+H+=CO2↑+H2O；溶液中有关离子的物质的量的变化为碳酸根离子减小，碳酸氢根离子浓度增大，当碳酸根离子全部转化为碳酸氢根离子，再滴入盐酸和碳酸氢根离子反应生成二氧化碳，碳酸氢根离子减小，所以c曲线表示的是碳酸氢根离子浓度变化；碳酸根离子浓度0.2mol/L；碳酸氢根离子浓度为0.1mol/L；样品中NaHCO3和Na2CO3的物质的量之比是1：2；故答案为：HCO3-； 1：2；（4）若取21g NaHCO3固体物质的量为0.25mol ，加热了t2min后，剩余固体的质量为14.8g．依据化学方程式存在的质量变化计算： 2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O△m

2 1 62

0.2mol 0.1mol 21g-14.8g

反应后NaHCO3物质的量=0.25mol-0.2mol=0.05mol；NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑；消耗氯化氢物质的量0.05mol； Na2CO3物质的量=0.1mol，Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑，消耗氯化氢物质的量0.2mol；剩余氯化氢物质的量=0.200L×2mol/L-0.05mol-0.2mol=0.15mol，剩余溶液中c（H+）=0.75mol/L

考点：考查物质的量的有关计算、化学实验基本操作、元素化合物等相关知识。