Question

某化学小组模拟“侯氏制碱法”，以NaCl、NH₃、CO₂和水等为原料以及图1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。

（1）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。

（2）由装置丙中产生的NaHCO₃制取Na₂CO₃时，需要进行的实验操作有________________、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29.6 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图2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__________。

（4）若取10.5 g NaHCO₃固体，加热了t₁min后，剩余固体的质量为7.4 g。如果把此剩余固体全部加入到200 mL 1 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

吸收HCl NH3 过滤 1∶2 0.375 mol·L－1

【解析】

（1）装置甲是制备二氧化碳，气体中含有氯化氢气体对后续实验产生干扰，需要除去；尾气中含有氨气，不能排到空气中，需要吸收；

（2）装置丙中是氨化的饱和食盐水中通入二氧化碳生成碳酸氢钠晶体，通过过滤得到晶体洗涤灼烧得到碳酸钠；NaHCO3转化为Na2CO3的方法是固体加热分解；

（3）混合物是碳酸钠和碳酸氢钠，滴入盐酸发生反应CO32-+H+=HCO3-；HCO3-+H+=CO2↑+H2O；依据图象分析碳酸根离子减小，碳酸氢根离子增多；

（4）依据反应前后质量变化是碳酸氢钠分解的原因，依据反应前后质量变化计算反应的碳酸氢钠和生成的碳酸钠，结合试样质量计算剩余碳酸氢钠，计算得到混合物反应消耗的氢离子得到。

（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；

（2）由装置丙中产生的NaHCO3发生的反应为，NH3+CO2+H2O+NaCl＝NaHCO3↓+NH4Cl，因此制取Na2CO3时需要过滤得到晶体，洗涤后加热灼烧得到碳酸钠；

（3）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；根据图像可判断碳酸根离子的物质的量0.2mol，因此根据碳原子守恒可知碳酸氢根离子的物质的量是0.1mol，因此样品中NaHCO3和Na2CO3的物质的量之比是1：2；

（4）10.5gNaHCO3固体物质的量为0.125mol，加热了一段时间后，剩余固体的质量为7.4g，则根据方程式可知

2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O △m

2mol 1mol 62g

0.1mol 0.05mol 10.5g-7.4g＝3.1g

反应后NaHCO3物质的量＝0.125mol-0.1mol＝0.025mol；NaHCO3+HCl＝NaCl+H2O+CO2↑，消耗氯化氢物质的量0.025mol；Na2CO3物质的量＝0.05mol，Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑，消耗氯化氢物质的量0.1mol；剩余氯化氢物质的量＝0.200L×1mol/L-0.025mol-0.1mol＝0.075mol，剩余溶液中c（H+）＝＝0.375mol/L。