Question

10．碳酸鈉在輕工、建材、紡織、國(guó)防、醫(yī)藥等工業(yè)中有重要的應(yīng)用．
（1）工業(yè)碳酸鈉（純度約為98%）中含有Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Cl^-和SO₄^2-等雜質(zhì)，提純工藝線路如圖1：

碳酸鈉的飽和溶液在不同溫度下析出的溶質(zhì)如圖2所示
請(qǐng)回答下列問題：
①試劑A是氫氧化鈉溶液，“母液”中除了含有Na⁺、CO₃^2-、OH^-離子外，還含有Cl^-、SO₄^2-等離子，過濾要“趁熱”的目的是提高Na₂CO₃•10H₂0晶體的含量．
②檢驗(yàn)試劑級(jí)Na₂CO₃中Cl^-和SO₄^2-是否除盡，選用的試劑及加入的先后次序是c（填序號(hào)）．
a．HCl、BaCl₂、AgNO₃    
b．AgNO₃、HNO₃、Ba（NO₃）₂  
c．HNO₃、Ba（NO₃）₂、AgNO₃   
d．AgNO₃、HCl、BaCl₂
（2）“侯氏制堿法”的原理：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O═NaHCO₃↓+NH₄Cl
圖3是某興趣小組在實(shí)驗(yàn)室中模擬“侯氏制堿法”制取所用到的主要裝置．
請(qǐng)回答下列問題：
 ①各儀器口的鏈接順序?yàn)閍接e，f接d，c接b，實(shí)驗(yàn)時(shí)先向飽和NaCl溶液中通人較多的，再通人足量的CO₂，其原因是a（填寫序號(hào)字母）．
a．使CO₂更易被吸收    b．NH₃比CO₂更易制取c．CO₂的密度比NH₃大
②將生成的NaHCO₃晶體從混合物中分離出來需要的玻璃儀器是燒杯、玻璃棒、漏斗．
③該興趣小組用圖4比較C、N、Si三種元素的非金屬性強(qiáng)弱，B中的試劑是飽和碳酸氫鈉溶液，能說明碳的非金屬性比硅強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是C中生成白色膠狀物．（H₂SiO₃是一種不溶于水的白色膠狀物）

Answer 1

分析 （1）工業(yè)碳酸鈉中含有Mg²⁺，F(xiàn)e³⁺，Ca²⁺，所以先加水溶解生成硫酸鈣沉淀而除去，再中加入過量的NaOH溶液，可生成Mg（OH）₂、Fe（OH）₃沉淀，從而除去鈣鎂離子，所得濾液含碳酸鈉和氯化鈉，再蒸發(fā)濃縮結(jié)晶，趁熱過濾，得到一水碳酸鈉晶體，再加入脫水得到試劑級(jí)碳酸鈉，
①上述分析可知試劑A是沉淀鎂離子和鐵離子的試劑，“母液”中除了含有Na⁺、CO₃^2-、OH^-離子外，還含有氯離子，硫酸根離子，使析出的晶體為Na₂CO₃•H₂O，防止因溫度過低而析出Na₂CO₃•10H₂0晶體或Na₂CO₃•7H₂0晶體，36℃是一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)；
②a．HCl、BaCl₂、AgNO₃，此順序中，氯離子會(huì)干擾是否除凈的實(shí)驗(yàn)；
b．AgNO₃、HNO₃、Ba（NO₃）₂，此順序中先加入硝酸銀碳酸根離子、氯離子、硫酸根離子都會(huì)沉淀，無法檢驗(yàn)硫酸根離子是否除凈；
c．HNO₃、Ba（NO₃）₂、AgNO₃，顯加入硝酸和碳酸鈉反應(yīng)，再加入硝酸鋇檢驗(yàn)是否含有硫酸根離子，最后用硝酸銀溶液檢驗(yàn)是否含有氯離子；
d．AgNO₃、HCl、BaCl₂，此順序中先加入硝酸銀碳酸根離子、氯離子、硫酸根離子都會(huì)沉淀，加入鹽酸后氯離子無法檢出；
（2）①由于CO₂在水中的溶解度小，而氨氣極易溶于水，因此先通入氨氣，然后再通入CO₂，由于氨氣極易溶于水需要防止倒吸，因此c通入NH₃，d通入CO₂，裝置A制備的二氧化碳?xì)怏w中含有氯化氫氣體，需要通過飽和碳酸氫鈉溶液除去，氨氣是堿性氣體需要稀硫酸吸收多余的氨氣二氧化碳與水反應(yīng)形成不穩(wěn)定的碳酸，致使水吸收二氧化碳量較少；而把二氧化碳通入溶有氨氣而呈堿性的水中，會(huì)使生成的碳酸與氨水發(fā)生反應(yīng)，而增大二氧化碳?xì)怏w的吸收；
②生成的NaHCO₃晶體從混合物中分離出來的操作為過濾洗滌，依據(jù)過濾裝置分析回答需要的玻璃儀器；
③比較C、N、Si三種元素的非金屬性強(qiáng)弱，可以利用其最高價(jià)含氧酸的酸性強(qiáng)弱比較，酸性強(qiáng)的可以制備反應(yīng)生成酸性弱的，分液漏斗中為硝酸，A中為大理石，硝酸和碳酸鈣反應(yīng)生成二氧化碳，硝酸酸性大于碳酸，為避免揮發(fā)出硝酸干擾，二氧化碳通過飽和碳酸氫鈉溶液除去硝酸蒸氣，得到二氧化碳?xì)怏w通入燒杯中的硅酸鈉溶液，生成硅酸白色沉淀，證明碳酸酸性大于硅酸；

解答 解：（1）因工業(yè)碳酸鈉中含有Mg²⁺，F(xiàn)e³⁺，Ca²，所以先加水溶解生成硫酸鈣沉淀而除去，再中加入過量的NaOH溶液，可生成Mg（OH）₂、Fe（OH）₃沉淀，從而除去鈣鎂離子，所以加入NaOH溶液的作用除去其中混有的Fe³⁺、Mg²⁺；
①上述分析可知試劑A是沉淀鎂離子和鐵離子的試劑，“母液”中除了含有Na⁺、CO₃^2-、OH^-離子外，還含有氯離子，硫酸根離子，使析出的晶體為Na₂CO₃•H₂O，防止因溫度過低而析出Na₂CO₃•10H₂0晶體或Na₂CO₃•7H₂0晶體，36℃是一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，趁熱過濾是提高Na₂CO₃•10H₂0晶體的含量；
故答案為：氫氧化鈉溶液，Cl^-、SO₄^2-，提高Na₂CO₃•10H₂0晶體的含量；
②a．按照此順序加入試劑HCl、BaCl₂、AgNO₃，氯離子會(huì)干擾是否除凈的實(shí)驗(yàn)，故a錯(cuò)誤；
b．按照此順序加入試劑AgNO₃、HNO₃、Ba（NO₃）₂，順序中先加入硝酸銀碳酸根離子、氯離子、硫酸根離子都會(huì)沉淀，無法檢驗(yàn)硫酸根離子是否除凈，故b錯(cuò)誤；
c．按照此順序加入試劑HNO₃、Ba（NO₃）₂、AgNO₃，先加入硝酸和碳酸鈉反應(yīng)，再加入硝酸鋇檢驗(yàn)是否含有硫酸根離子，最后用硝酸銀溶液檢驗(yàn)是否含有氯離子，故c正確；
d．按照此順序加入試劑AgNO₃、HCl、BaCl₂，順序中先加入硝酸銀碳酸根離子、氯離子、硫酸根離子都會(huì)沉淀，加入鹽酸后氯離子無法檢出，故d錯(cuò)誤；
（2）①由于CO₂在水中的溶解度小，而氨氣極易溶于水，因此先通入氨氣，然后再通入CO₂，由于氨氣極易溶于水需要防止倒吸，因此c通入NH₃，d通入CO₂，裝置A制備的二氧化碳?xì)怏w中含有氯化氫氣體，需要通過飽和碳酸氫鈉溶液除去，裝置儀器接口的連接順序?yàn)椋篴efd，cb，
先通入氨氣，氨氣與水形成呈堿性的氨水可與二氧化碳與水生成的碳酸發(fā)生反應(yīng)，更有利于二氧化碳?xì)怏w的吸收，故選a，
故答案為：efdc，a；
②生成的NaHCO₃晶體從混合物中分離出來的操作為過濾洗滌，玻璃儀器為燒杯、玻璃棒、漏斗；
故答案為：燒杯、玻璃棒、漏斗；
③酸性強(qiáng)的可以制備反應(yīng)生成酸性弱的，裝置中的試劑分別為：分液漏斗中為硝酸，A中為大理石，硝酸和碳酸鈣反應(yīng)生成二氧化碳，硝酸酸性大于碳酸，為避免揮發(fā)出硝酸干擾，二氧化碳通過飽和碳酸氫鈉溶液除去硝酸蒸氣，能說明碳的非金屬性比硅強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是，得到二氧化碳?xì)怏w通入燒杯中的硅酸鈉溶液，生成硅酸白色膠狀沉淀，證明碳酸酸性大于硅酸；
故答案為：飽和碳酸氫鈉溶液，C中出現(xiàn)白色膠狀沉淀；

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)的分離提純，物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)流程分析判斷，物質(zhì)性質(zhì)的理解應(yīng)用，掌握實(shí)驗(yàn)基本操作和物質(zhì)的制備原理和檢驗(yàn)方法是解題關(guān)鍵，題目難度中等．