Question

7．純堿是重要化工原料
Ⅰ．制備純堿
實(shí)驗(yàn)室模擬侯氏制堿法的主要過(guò)程如下：
①20℃時(shí)，向濃氨水中通入足量的二氧化碳得到NH₄HCO₃、飽和溶液；
②向步驟①飽和溶液中加入食鹽細(xì)粒，并不斷攪拌，直到NaHCO₃結(jié)晶析出完畢；
③過(guò)濾，洗滌晶體，然后將晶體充分加熱，得到Na₂CO₃，同時(shí)生成的CO₂可以循環(huán)利用；
④向③的濾液中加入食鹽細(xì)粒，析出NH₄Cl晶體，過(guò)濾，得到NH₄Cl．
（1）步驟②加入食鹽后，會(huì)析出NaHCO₃固體的原因是相同溫度下，NaHCO₃溶解度小
（2）請(qǐng)寫(xiě)出步驟③的化學(xué)方程式：2NaHCO₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．
（3）步驟③洗滌過(guò)濾所得晶體的原因是NaHCO₃表面有氯化銨溶液．
（4）請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明NH₄Cl是銨態(tài)氮肥：

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論

Ⅱ．測(cè)定純堿含量
測(cè)得純堿中常含有少量氯化鈉，現(xiàn)用如圖所示裝置來(lái)測(cè)定純堿樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（鐵架臺(tái)、鐵夾等固定用裝置已略去）．
實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①按圖連接裝置，并檢查氣密性；
②準(zhǔn)確稱(chēng)得盛有堿石灰（固體氫氧化鈉和生石灰的混合物）的干燥管D的質(zhì)量為83.4g；
③準(zhǔn)確稱(chēng)得6.0g純堿樣品放入裝置B的廣口瓶中；
④打開(kāi)裝置B的分液漏斗旋塞，緩緩滴入稀硫酸，至不再產(chǎn)生氣泡為止；
⑤打開(kāi)彈簧夾，往試管A中緩緩鼓入空氣數(shù)分鐘，然后稱(chēng)得干燥管D的總質(zhì)量為85.6g．
試回答：
（5）鼓入空氣的目的是使B中產(chǎn)生的二氧化碳全部進(jìn)入D中，裝置A中試劑X最適宜選用堿性溶液．
（6）若沒(méi)有C裝置，則會(huì)導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏大（填“偏大”或“偏小”）．
（7）E裝置的作用是防止空氣中CO₂和水蒸氣進(jìn)入D中．
（8）請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的有關(guān)數(shù)據(jù)，純堿樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為88.3%（結(jié)果保留一位小數(shù) ）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)NaHCO₃固體的溶解度分析；
（2）根據(jù)③中晶體是NaHCO₃以及它的分解寫(xiě)化學(xué)方程式；
（3）根據(jù)過(guò)濾所得晶體表面有其他溶液解答；
純堿是重要化工原料；
（4）根據(jù)氮肥的簡(jiǎn)易鑒別方法：往氮肥中加入堿，有氨味的是含有氨的氮肥，無(wú)氨味的是尿素進(jìn)行分析解答本題．
（5）根據(jù)裝置的特點(diǎn)及實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，分析鼓入空氣這一操作的目的；根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膩?lái)分析裝置A中堿液的作用；
（6）評(píng)價(jià)裝置C對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響；
（7）可以根據(jù)空氣中的成分來(lái)分析裝置E在整個(gè)裝置中所起到的作用；
（8）分析實(shí)驗(yàn)前后裝置D質(zhì)量變化，并由此質(zhì)量差計(jì)算樣品中碳酸鈉的質(zhì)量，求出樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

解答 解：（1）相同溫度下NaHCO₃固體的溶解度更��；
（2）NaHCO₃分解的化學(xué)方程式為2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
（3）步驟③洗滌過(guò)濾所得晶體的原因NaHCO₃表面有氯化銨溶液；
（4）根據(jù)氮肥的簡(jiǎn)易鑒別方法：往NH₄Cl中加入堿，有氨味的是銨態(tài)氮肥，
如果溶液中產(chǎn)生氣泡（或產(chǎn)生白色沉淀）則說(shuō)明該化肥是K₂CO₃，否則不是K₂CO₃；
（5）為了減小實(shí)驗(yàn)誤差而采取了鼓入空氣的方法，把殘留在裝置B中二氧化碳全部由D中堿石灰吸收，實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確；
由題意可知我們是通過(guò)測(cè)定二氧化碳的質(zhì)量來(lái)測(cè)定碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的，所以要排除空氣中的二氧化碳干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而在A中裝了堿性溶液來(lái)吸收空氣中的二氧化碳；
（6）濃硫酸具有吸水性，在C裝置中吸收由B裝置排出氣體中混有的水蒸氣，若少了此裝置則會(huì)使氣體中的水蒸氣被D裝置中堿石灰吸收，而使測(cè)定質(zhì)量偏大；
（7）如果D裝置直接與外界空氣相連通，則空氣中的水蒸氣和二氧化碳會(huì)進(jìn)入D裝置而對(duì)測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生影響，所以裝置E的作用則是防止空氣中水蒸氣和二氧化碳進(jìn)入裝置D中；
（8）（5）反應(yīng)中放出二氧化碳?xì)怏w的質(zhì)量=85.6g-83.4g=2.2g
設(shè)放出2.2g二氧化碳消耗碳酸鈉的質(zhì)量為x
Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106                     44
x                      2.2g
$\frac{106}{x}=\frac{44}{2.2g}$，解得   x=5.3g
純堿樣品Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)$\frac{5.3g}{6g}$×100%=88.3%
故答案為：（1）相同溫度下，NaHCO₃溶解度��；（2）2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；（3）NaHCO₃表面有氯化銨溶液；
（4）

取樣，溶解，加入適量的氫氧化鈉溶液

有刺激性氨味

是銨態(tài)氮肥

（5）使B中產(chǎn)生的二氧化碳全部進(jìn)入D中；堿性溶液；
（6）偏大；
（7）防止空氣中CO₂和水蒸氣進(jìn)入D中；
（8）88.3%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了侯氏制堿法的基本流程、反應(yīng)的方程式、反應(yīng)條件的控制、原料的循環(huán)利用，將化學(xué)反應(yīng)方程式轉(zhuǎn)化為離子反應(yīng)方程式時(shí)注意碳酸氫鈉不要寫(xiě)成離子的形式，制堿方法的兩種常見(jiàn)方法為侯氏制堿法和索氏制堿法，反應(yīng)的方程式和工藝流程等方面為常考查的熱點(diǎn)．