Question

1942 年，我国化工专家侯德榜以 NaCl、NH₃、CO₂ 等为原料先制得 NaHCO₃，进而生产出纯碱， 他的“侯氏制碱法”为世界制碱工业做出了突出贡献。有关反应的化学方程式如下：

NH₃＋CO₂＋H₂O=NH₄HCO₃ ；

NH₄HCO₃＋NaCl=NaHCO₃↓＋NH₄Cl ；

2NaHCO₃Na₂CO₃＋CO₂↑＋H₂O

(1)“侯氏制碱法”把合成氨和纯碱两种产品联合生产，请写出工业合成氨的化学反应方程式_______

(2)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_______。

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

(3)某探究活动小组根据上述制碱原理，欲制备碳酸氢钠，同学们按各自设计的方案进行实验。

第一位同学：将二氧化碳气体通入含氨的饱和食盐水中制备碳酸氢钠，实验装置如图所示(图中夹持、固定用的仪器未画出)。

请回答：

①写出甲中发生反应的离子方程式_______。

②乙装置中的试剂是_______。

③实验结束后，分离出 NaHCO₃ 晶体的操作是_______    (填分离操作的名称)。

第二位同学：用如图装置进行实验(其它装置未画出)。

①为提高二氧化碳在此反应溶液中被吸收的程度，实验时，须先从 a 管通入_______气体，再从b 管中通入_______气体。

②装置 c 中的试剂为_______(选填字母)。

e．碱石灰    f.．浓硫酸    g．无水氯化钙

Answer

N2 + 3H2 2NH3 c CaCO3 + 2H+= Ca2++ H2O + CO2↑ 饱和碳酸氢钠溶液 过滤 NH3(氨) CO2 (二氧化碳) g

【解析】

(1)工业合成氨反应，利用N2、H2在高温、高压、催化剂作用下制NH3；

(2)a．碳酸氢钠易溶于水；

b．碳酸氢钠固态时受热易分解，在水溶液中受热不分解；

c．碳酸氢钠的溶解度相对较小，易结晶析出，促使平衡向生成物方向移动；

(3)第一位同学：将二氧化碳气体通入含氨的饱和食盐水中制备碳酸氢钠；

甲装置中，CaCO3与盐酸反应制CO2气体，但CO2中混有HCl；乙中加入饱和NaHCO3溶液，以除去CO2中的HCl；在丙装置中，CO2通入含氨的饱和食盐水中，生成NaHCO3和NH4Cl；丁装置用于吸收随未反应CO2逸出的NH3；

第二位同学：用如图装置进行实验(其它装置未画出)；

由于CO2在水中的溶解度不大，所以应先通NH3，后通CO2，最后还需吸收未反应的NH3。

(1) 工业合成氨反应，利用N2、H2在高温、高压、催化剂作用下制NH3，反应方程式N2 + 3H2 2NH3；答案为：N2 + 3H2 2NH3；

(2) a．碳酸氢钠易溶于水，a不合题意；

b．碳酸氢钠固态时受热易分解，对侯德榜制碱反应不产生影响，b不合题意；

c．碳酸氢钠的溶解度相对较小，易结晶析出，促使平衡向生成物方向移动，从而使NaHCO3结晶析出，c符合题意；

故选c；

(3) 第一位同学：将二氧化碳气体通入含氨的饱和食盐水中制备碳酸氢钠；

①甲中CaCO3与盐酸反应制CO2气体，离子方程式为CaCO3 + 2H+= Ca2++ H2O + CO2↑；答案为：CaCO3 + 2H+= Ca2++ H2O + CO2↑；

②乙装置的作用是除去CO2中的HCl，所以加入饱和NaHCO3溶液；答案为：饱和碳酸氢钠溶液；

③实验结束后，分离出 NaHCO3结晶析出，则分离此固体与液体的操作是过滤；答案为：过滤；

第二位同学：用如图装置进行实验(其它装置未画出)；

①由于CO2在水中的溶解度不大，所以应先通NH3，后通CO2，即从 a 管通入NH3(氨)气体，再从b 管中通入CO2 (二氧化碳)气体；答案为：NH3(氨)；CO2 (二氧化碳)；

②e．碱石灰（氢氧化钠与氧化钙的混合物）不能吸收NH3，e不合题意；

f.．浓硫酸呈液态，不能放在干燥管内，f不合题意；

g．无水氯化钙呈固态，能够放在干燥管内，且能吸收NH3，g符合题意；

故选g。