Question

（10分）某化學(xué)小組欲以CO2主要為原料，采用下圖所示裝置模擬“侯氏制堿法”制取NaHCO3，并對CO2與NaOH的反應(yīng)進行探究。請你參與并完成對有關(guān)問題的解答。

【資料獲悉】

1、“侯氏制堿法”原理：NH3＋CO2＋H2O＋NaCl＝NaHCO3↓＋NH4Cl,然后再將NaHCO3制成Na2CO3。

2、Na2CO3與鹽酸反應(yīng)是分步進行：Na2CO3先與鹽酸反應(yīng)生成NaHCO3；然后再發(fā)生NaHCO3+HCl= NaCl＋H2O +CO2↑

【實驗設(shè)計】

【實驗探究】

（1）裝置乙的作用是 。

（2）由裝置丙中產(chǎn)生的NaHCO3制取Na2CO3時，需要進行的實驗操作有 、洗滌、灼燒。NaHCO3轉(zhuǎn)化為Na2CO3的化學(xué)方程式為 。

（3）若在（2）中灼燒的時間較短，NaHCO3將分解不完全，取加熱了t1 min的NaHCO3樣品29.6 g完全溶于水制成溶液，然后向此溶液中緩慢地滴加稀鹽酸，并不斷攪拌。隨著鹽酸的加入，溶液中有關(guān)離子的物質(zhì)的量的變化如下圖所示。

則曲線c對應(yīng)的溶液中的離子是 （填離子符號）；該樣品中NaHCO3和Na2CO3的物質(zhì)的量之比是 。

（4）若將裝置甲產(chǎn)生的純凈的CO22.24L（標準狀況下）通入100mLNaOH溶液中，充分反應(yīng)后，將溶液小心蒸干，得到不含結(jié)晶水的固體W，其質(zhì)量為10.16g，則W的成分為 （填化學(xué)式），原NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為 。

 

Answer 1

(1)除去二氧化碳中的氯化氫氣體（1分）；

(2)過濾（1分2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，（2分）

(3)HCO3- （1分）； 1:2 （1分）；

(4)Na2CO3、NaHCO3 （2分） 1.8mol/L（2分）。

【解析】

試題分析：（1）在裝置甲中發(fā)生反應(yīng)制取CO2氣體，由于鹽酸有揮發(fā)性，所以在CO2氣體中含有雜質(zhì)HCl,裝置乙的作用是)除去二氧化碳中的氯化氫氣體;（2）在裝置丙中發(fā)生反應(yīng)：NH3＋CO2＋H2O＋NaCl＝NaHCO3↓＋NH4Cl，產(chǎn)生的NaHCO3從溶液中要過濾出來，然后洗滌，灼燒發(fā)生分解反應(yīng)：2NaHCO3 Na2CO3＋CO2↑＋H2O，制取得到了Na2CO3。（3）向含有Na2CO3、NaHCO3的混合物中加入鹽酸，會發(fā)生反應(yīng)：Na2CO3+ HCl=NaCl+ NaHCO3 ，所以n(CO32－)會逐漸減少，當該反應(yīng)恰好完全時，n(CO32－)=0，用b表示；n(HCO3－)首先會逐漸增多，當該反應(yīng)恰好完全時，n(HCO3－)達到最大值，后會發(fā)生反應(yīng)：NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+ CO2↑n(HCO3－)由消耗而逐漸減少，最后為0 ，用c表示；而n(Na+)的物質(zhì)的量始終保持不變，用a表示；n(Cl-)則會隨著鹽酸的加入而逐漸增多，因此用d表示；則曲線c對應(yīng)的溶液中的離子是HCO3-;固體圖示可知n(Na2CO3)=0.2mol，n(NaHCO3)= 0.3mol—0.2mol =0.1mol，該樣品中NaHCO3和Na2CO3的物質(zhì)的量之比是2:1；（4）n(CO2)=2.24L÷22.4L/mol=0.1mol，將其通入100mLNaOH溶液中，若完全轉(zhuǎn)化為Na2CO3，根據(jù)C守恒可得質(zhì)量是0.1mol×106g/mol=10.6g，若完全轉(zhuǎn)化為NaHCO3，其質(zhì)量是0.1mol×84g/mol=8.4g，現(xiàn)在得到的固體質(zhì)量是10.6g>10.16g>8.4g，說明是Na2CO3、NaHCO3 的混合物，假設(shè)在混合物中Na2CO3、NaHCO3 的物質(zhì)的量分別是x、y，則根據(jù)C守恒可得x+y=0.1；根據(jù)質(zhì)量守恒可得106x+84y=10.16,解得x=0.08mol，y=0.02mol，所以根據(jù)Na元素守恒可得n(NaOH)=2 n(Na2CO3)+ n(NaHCO3)=2×0.08mol+0.02mol=0.18mol,所以c(NaOH)= 0.18mol÷0.1L=1.8mol/L。

考點：考查模擬“侯氏制堿法”制取NaHCO3及對CO2與NaOH的反應(yīng)的產(chǎn)物成分的測定的知識。