Question

启普发生器是荷兰科学家设计的实验室气体发生装置，由图中漏斗1和容器2两部分构成；现借助启普发生器及相关装置模拟侯氏制碱法制备日用化学品——NH₄Cl和Na₂CO₃。回答相关问题：

（NaHCO₃的制备）

反应原理：NH₃+NaCl+CO₂+H₂O=NH₄Cl+NaHCO₃↓

反应装置：

（1）启普发生器中发生的离子反应方程式为___，如果上述装置中导管被堵塞，启普发生器中观察到的现象是___。

（2）仪器3中盛装的试剂是___；已知常温，NaCl的溶解度为35.9g，仪器4中含氨的饱和食盐水的配制方法是将20.0mL浓氨水与8.0gNaCl混合振荡过滤，试推测过滤除去的物质为___。

（3）观察仪器4中CO₂流速的方法是___，仪器5中试剂的作用是___。

（4）反应结束后，对仪器4进行冷却并趁冷过滤其中的悬浊液，“趁冷”的目的是___。

（Na₂CO₃的制备）

（5）将（4）所得固体转移至蒸发皿中加热得到Na₂CO₃；请设计简单实验证明NaHCO₃固体已分解完全___。

（NH₄Cl的制备）

（6）向（4）所得母液中加入两种物质并降温，NH₄Cl会逐步结晶析出，所加物质的名称是___，过滤NH₄Cl晶体后的滤液可以再次循环使用。

Answer

CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑ 漏斗l中酸液面升高，容器2中酸液而下降 饱和NaHCO3 NaCl 观察仪器4中导管口逸出气泡的快慢 吸收NH3 减小NaHCO3溶解度以提高产率 用一干冷玻璃片靠近蒸发皿上方，如果玻璃片上没有水珠则NaHCO3分解完全 氨气和氯化钠

【解析】

利用启普发生器制取CO2，制得的CO2中含有HCl等杂质，利用饱和NaHCO3溶液除去CO2中的HCl，CO2再通入含氨的饱和食盐水中，氨气可能会逸出，利用稀硫酸吸收氨气。

(1)启普发生器中要产生CO2，通过碳酸钙和盐酸反应生成，则离子反应方程式为CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑，如果上述装置中导管被堵塞，则启普发生器中气体压强增大，则漏斗l中酸液面升高，容器2中酸液而下降；

(2)仪器3用于除去CO2气体中的HCl气体，则需用饱和NaHCO3；20.0mL浓氨水与8.0gNaCl混合配制溶液，已知NaCl的溶解度为35.9g，则假设20.0mL浓氨水近似20水，能溶解的氯化钠约7.2g，故混合液中未溶解的是NaCl，故过滤除去的物质为NaCl；

(3)CO2从液体中逸出时会产生气泡，故观察仪器4中CO2流速的方法是观察仪器4中导管口逸出气泡的快慢，仪器5位于整套装置的末尾，主要用于尾气处理，其中的硫酸会吸收NH3；

(4)本实验目的是制备NaHCO3，它是可溶性固体，故减少NaHCO3在水中溶解的量能提高产量，因此“趁冷”过滤的目的是减小NaHCO3溶解度以提高产率；

(5)碳酸氢钠固体分解时有水蒸气产生，故要设计简单实验证明NaHCO3固体已分解完全，可用一干冷玻璃片靠近蒸发皿上方，如果玻璃片上没有水珠则NaHCO3分解完全；

(6)过滤出碳酸氢钠所得母液中含Na＋、HCO3－、Cl－和NH4＋，假如想提取NH4Cl，则需增大Cl－和NH4＋的浓度，故可通入NH3和加入NaCl，NH3·H2O和HCO3－反应，则Cl－和NH4＋的浓度增大，经降温，会逐步结晶析出NH4Cl。