(2013?上海二模)碳酸鈉俗稱純堿,其用途很廣.實(shí)驗(yàn)室中,用碳酸氫銨和飽和食鹽水可制得純堿.各物質(zhì)在不同溫度下的溶解度見表.
溫度℃ 溶解度 溶質(zhì) g/100g水 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
NaCl |
35.8 |
36.0 |
36.3 |
36.6 |
37.0 |
37.3 |
37.8 |
NH4HCO3 |
15.8 |
21.0 |
27.0 |
|
|
|
|
NaHCO3 |
8.2 |
9.6 |
11.1 |
12.7 |
14.4 |
16.4 |
|
NH4Cl |
33.3 |
37.2 |
41.4 |
45.8 |
50.4 |
55.2 |
60.2 |
實(shí)驗(yàn)步驟
Ⅰ、化鹽與精制:①粗鹽(含Ca
2+、Mg
2+、SO
42-)溶解;②加入足量NaOH和Na
2CO
3溶液,煮沸;③過濾;④加入鹽酸調(diào)pH至7.
Ⅱ、轉(zhuǎn)化:①將精制后的食鹽溶液溫度控制在30~35℃之間;在不斷攪拌下,加入研細(xì)的碳酸氫銨;保溫,攪拌半小時(shí);②靜置,
a
a
、
b
b
;③得到NaHCO
3晶體.
Ⅲ、制純堿:將得的NaHCO
3放入蒸發(fā)皿中,在酒精燈上灼燒,冷卻到室溫,即得到純堿.
(1)“化鹽與精制”可除去的粗鹽中的雜質(zhì)離子是
Ca2+、Mg2+
Ca2+、Mg2+
.
(2)“轉(zhuǎn)化”的離子方程式是
Na++HCO3-=NaHCO3↓
Na++HCO3-=NaHCO3↓
.
(3)“轉(zhuǎn)化”過程中,溫度控制在30~35℃之間的加熱方式是
水浴加熱
水浴加熱
;為什么溫度控制在30~35℃之間?
溫度過高造成NH4HCO3分解,溫度過低NH4HCO3的溶解度小
溫度過高造成NH4HCO3分解,溫度過低NH4HCO3的溶解度小
.
(4)a,b處的操作分別是
過濾
過濾
、
洗滌
洗滌
.
(5)實(shí)驗(yàn)室制得的純堿含少量NaCl還可能含少量NaHCO
3,為測定純堿的純度,用電子天平準(zhǔn)確稱取樣品G克,將其放入錐形瓶中用適量蒸餾水溶解,滴加2滴酚酞,用c mol/L的標(biāo)準(zhǔn)鹽酸滴定至溶液由淺紅色變成無色且半分鐘不變,滴定過程中無氣體產(chǎn)生,所用鹽酸的體積為V
1 mL.此時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為:CO
32-+H
+→HCO
3-①樣品中碳酸鈉質(zhì)量百分含量的表達(dá)式是
.
②向錐形瓶溶液中繼續(xù)滴加2滴甲基橙,用同濃度的鹽酸繼續(xù)滴定至終點(diǎn),所用鹽酸的體積為V
2mL.滴定終點(diǎn)時(shí)溶液顏色的變化是
黃色變?yōu)槌壬野敕昼姴蛔?/div>
黃色變?yōu)槌壬野敕昼姴蛔?/div>;根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),如何判斷樣品含有NaHCO
3V2>V1則含有NaHCO3
V2>V1則含有NaHCO3
.
分析:Ⅲ、(1)足量NaOH可以除去Mg2+;Na2CO3溶液可以除去Ca2+,最后加入鹽酸可以除去過量的碳酸鈉和氫氧化鈉;
(2)NH4HCO3與NaCl反應(yīng):NH4HCO3與+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl來解答;
(3)根據(jù)水浴加熱溫度易控制且受熱均勻;溫度過高造成NH4HCO3分解,溫度過低NH4HCO3的溶解度小;
(4)根據(jù)NH4HCO3的溶解度大于NaHCO3,NH4HCO3與氯化鈉兩者發(fā)生反應(yīng)生成碳酸氫鈉,便有晶體析出,然后過濾、洗滌、干燥可得NaHCO3晶體;
(5)①加酚酞指示劑,指示CO32-+H+=HCO3-應(yīng)的終點(diǎn),以此來計(jì)算碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù);
②用甲基橙指示劑,繼續(xù)用HCl溶液滴定至溶液由黃變橙,指示HCO3-+H+=CO2+H2O反應(yīng)的終點(diǎn),所用HCl溶液體積為V2 mL.根據(jù)V2 和V1的大小來判斷.
解答:解:Ⅲ、(1)足量NaOH可以除去Mg
2+;Na
2CO
3溶液可以除去Ca
2+,故答案為:Ca
2+、Mg
2+;
(2)NH
4HCO
3與NaCl反應(yīng):NH
4HCO
3與+NaCl=NaHCO
3↓+NH
4Cl,離子方程式Na
++HCO
3-=NaHCO
3↓,故答案為:Na
++HCO
3-=NaHCO
3↓;
(3)根據(jù)水浴加熱溫度易控制且受熱均勻;溫度過高造成NH
4HCO
3分解,溫度過低NH
4HCO
3的溶解度小;故答案為:水浴加熱;溫度過高造成NH
4HCO
3分解,溫度過低NH
4HCO
3的溶解度。
(4)NH
4HCO
3與氯化鈉兩者發(fā)生反應(yīng)生成碳酸氫鈉,便有晶體析出,然后過濾、洗滌可得NaHCO
3晶體,故答案為:過濾;洗滌;
(5)①酚酞指示劑,用物質(zhì)的量濃度為c(mol/L)的HCl溶液滴定至溶液由紅色到無色,指示CO
32-+H
+=HCO
3-反應(yīng)的終點(diǎn),所用HCl溶液體積為V
1mL,碳酸氫鈉的質(zhì)量為c×V
1×10
-3×M(Na
2CO
3)g,碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為
×100%,故答案為:
×100%;
②用甲基橙指示劑,繼續(xù)用HCl溶液滴定至溶液由黃變橙,指示HCO
3-+H
+=CO
2+H
2O反應(yīng)的終點(diǎn),所用HCl溶液體積為V
2 mL,若V
2=V
1,只有Na
2CO
3;若V
2>V
1,則含有NaHCO
3,故答案為:黃色變?yōu)槌壬野敕昼姴蛔;V
2>V
1則含有NaHCO
3.
點(diǎn)評:本題主要考查侯氏制堿法的原理和過程,同使也考查了雙指示劑法,難度稍大.
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