某化學小組欲以CO2為主要原料,采用下圖所示裝置模擬“侯氏制堿法”制取NaHCO3,并對CO2與NaOH的反應進行探究.
【資料獲悉】“侯氏制堿法”原理:NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl,然后再將NaHCO3制成Na2CO3
【實驗設計】如圖1所示
【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,NaHCO3轉(zhuǎn)化為Na2CO3的化學方程式為
 

(3)若在(2)中灼燒時間較短,NaHCO3將分解不完全.取經(jīng)短暫加熱的NaHCO3樣品29.6g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,溶液中有關離子的物質(zhì)的量的變化如圖2所示.則曲線b對應的溶液中的離子是
 
(填離子符號);該樣品中Na2CO3和NaHCO3的物質(zhì)的量之比是
 

(4)若將裝置甲產(chǎn)生的純凈的CO2 1.12L(標準狀況下)緩慢地全部通入到100mL NaOH溶液中,充分反應后,將溶液低溫蒸干,得到不含結(jié)晶水的固體W,其質(zhì)量為4.86g,則W的成分為
 
(填化學式),原NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為
 

考點:純堿工業(yè)(侯氏制堿法)
專題:元素及其化合物
分析:(1)裝置甲是制備二氧化碳,氣體中含有氯化氫氣體對后續(xù)實驗產(chǎn)生干擾,需要除去;
(2)NaHCO3轉(zhuǎn)化為Na2CO3的方法是固體加熱分解;
(3)混合物是碳酸鈉和碳酸氫鈉,滴入鹽酸發(fā)生反應CO32-+H+=HCO3-;  HCO3-+H+=CO2↑+H2O;依據(jù)圖象分析碳酸根離子減小,碳酸氫根離子增多;
(4)根據(jù)CO2與NaOH的反應所得產(chǎn)物的可能性來討論.
解答: 解:(1)裝置甲是制備二氧化碳氣體的反應裝置,生成的二氧化碳氣體中含有氯化氫氣體,對制備碳酸氫鈉有影響,裝置乙的作用是吸收氯化氫氣體,
故答案為:除去CO2中的HCl;
(2)碳酸氫鈉受熱分解生成二氧化碳、碳酸鈉、水,反應為:2NaHCO3
  △  
.
 
Na2CO3+H2O+CO2↑,
故答案為:2NaHCO3
  △  
.
 
Na2CO3+H2O+CO2↑;
(3)若在(2)中灼燒的時間較短,NaHCO3將分解不完全,該小組對一份加熱了t1min的NaHCO3樣品的組成進行了研究.取加熱了t1min的NaHCO3樣品29.6g 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,發(fā)生反應 CO32-+H+=HCO3-;  HCO3-+H+=CO2↑+H2O;溶液中有關離子的物質(zhì)的量的變化為碳酸根離子減小,碳酸氫根離子濃度增大,當碳酸根離子全部轉(zhuǎn)化為碳酸氫根離子,再滴入鹽酸和碳酸氫根離子反應生成二氧化碳,碳酸氫根離子減小,所以b曲線表示的是碳酸根離子濃度變化,碳酸根離子濃度0.2mol/L;碳酸氫根離子濃度為0.1mol/L,樣品中Na2CO3和NaHCO3物質(zhì)的量之比是2:1;
故答案為:CO32-;2:1;
(4)CO2與NaOH溶液反應時,根據(jù)NaOH是否過量,分情況討論:
若NaOH過量或恰好完全反應,0.05molCO2與NaOH反應后生成0.05molNa2CO3,只Na2CO3的質(zhì)量m=nM=0.05mol×106g/mol=5.3g>4.86g,故假設不成立;說明NaOH不能過量,即所得的固體中為Na2CO3或NaHCO3或兩者的混合物.
設所得的固體中Na2CO3的物質(zhì)的量為Xmol,NaHCO3的物質(zhì)的量為Ymol,
根據(jù)碳元素的守恒可有:X+Y=0.05mol①
根據(jù)所得固體的質(zhì)量為4.86g可有:106X+84Y=4.86g②
解得X=0.03mol    Y=0.02mol
故所得的固體中既含Na2CO3又含NaHCO3;
根據(jù)所得固體中Na2CO3為0.03mol,NaHCO3為0.02mol,根據(jù)鈉元素的守恒可知,NaOH的物質(zhì)的量n=0.03mol×2+0.02mol×2=0.08mol,
故NaOH的物質(zhì)的量濃度C=
n
V
=
0.08mol
0.1L
=0.8mol/L,
故答案為:Na2CO3和NaHCO3; 0.8 mol/L.
點評:本題考查了 工業(yè)制純堿的原理分析,生產(chǎn)過程中的物質(zhì)變化,混合物成分的分析判斷和計算應用,實驗過程分析,除雜操作,尾氣吸收,圖象定量分析判斷,題目難度中等.
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:

如表為元素周期表短周期的一部分,下列有關R、W、X、Y、Z五種元素的敘述中,正確的是( 。
A、常壓下五種元素的單質(zhì)中W單質(zhì)的沸點最高
B、Z的氫化物比Y的氫化物穩(wěn)定
C、W元素最高價氧化物的水化物酸性比Z元素的強
D、Z、W的陰離子電子層結(jié)構與R原子的相同

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科目:高中化學 來源: 題型:

【化學一一選修有機化學基礎】
高效低毒殺蟲劑氯菊酯(I)可通過下列合成路線制備:
(1)化合物A能使溴的四氯化碳溶液褪色
①A的化學名稱是
 
,B的結(jié)構簡式
 
;
②化合物I中官能團的名稱是
 

③在化合物E轉(zhuǎn)化成化合物F的反應中,能否用NaOH/C2H5OH代替C2H5ONa/C2H5OH溶液?
 
(填“能”或“不能”),其原因是
 


④化合物H的結(jié)構簡式為,寫出由G生成I的化學反應方程式
 

(2)芳香化合物J比F少兩個氫,J的分子核磁共振氫譜有三個峰,峰面積之比是9:2:1,則J可能的結(jié)構簡式為(寫出1種即可)
 

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科目:高中化學 來源: 題型:

工業(yè)生產(chǎn)純堿的工藝流程示意圖如下:

(1)粗鹽水中加入沉淀劑A、B以除去雜質(zhì)制取精鹽(沉淀劑A來源于石灰窯廠),寫出B的化學式
 

(2)向過濾出C后的濾液中通入氣體NH3和CO2,則氣體M是
 
(填化學式),選擇的理由是
 
.通入氣體N后現(xiàn)象是
 

(3)濾液D最主要的成分是
 
(填寫化學式),檢驗這一成分的陰離子的具體方法是
 

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科目:高中化學 來源: 題型:

下列實驗操作或敘述正確的是
 
(填序號)
A.用干燥且潔凈的玻璃棒蘸取待測液滴到放在表面皿上的pH試紙上
B.制備乙酸乙酯時將乙醇和乙酸依次倒入到濃硫酸中
C.滴定管洗凈后,經(jīng)蒸餾水潤洗即可注入標準液進行滴定
D.銅片跟稀硝酸反應產(chǎn)生的氣體可用排水法收集
E.用稀硝酸洗滌做過銀鏡反應的試管.

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科目:高中化學 來源: 題型:

將一定質(zhì)量的Mg和Al的混合物投入500mL稀硫酸中,固體全部溶解并產(chǎn)生氣體.待反應完全后,向所得溶液中加入NaOH溶液,生成沉淀的物質(zhì)的量與加入NaOH溶液的體積關系如圖所示.
(1)Mg和Al的總質(zhì)量為
 
g
(2)硫酸的物質(zhì)的量濃度為
 

(3)NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為
 

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科目:高中化學 來源: 題型:

化學與生活密切相關,下列有關說法正確的是( 。
A、加熱能殺死H1N1流感病毒是因為病毒蛋白質(zhì)受熱變性
B、不銹鋼是利用了犧牲陽極的陰極保護法來達到防止腐蝕的目的
C、明礬和漂白粉常用于自來水的凈化和殺菌消毒,兩者的作用原理相同
D、加碘食鹽中主要添加的是碘化鉀

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科目:高中化學 來源: 題型:

在元素周期表中,某稀有氣體元素原子的最外層電子構型為4s24p6,與其同周期的A、B、C、D四種元素,它們的原子最外層電子數(shù)依次為2、2、1、7.其中A、C兩元素原子的次外層電子數(shù)為8,B、D兩元素原子的次外層層電子數(shù)為18.E、D兩元素處于同族,且在該族元素中,E的氣態(tài)氫化物的沸點量高.
(1)B元素在周期表中的位置
 
;D元素的價電子排布式為
 

(2)已知B離子類似Cu2+與NH3形成配合離子,且兩者配位數(shù)也相同,1mol該配離子中含有
 
molσ鍵.
(3)A元素可與E元素形成離子化合物,它的晶胞如圖1所示,E離子的配位數(shù)為
 
.每個A離子周圍與之最近等距的A離子有
 
個.

(4)已知銅元素能形成多種化合物.
①CuSO4?5H2O也可寫成[Cu(H2O)4]SO4?H2O,其結(jié)構示意圖如圖2所示.下列說法正確的是
 
(填字母).
A.在上述結(jié)構示意圖中,所有氧原子都采用sp3雜化
B.該晶體中電負性最大的元素是O
C.該晶體屬于原子晶體
D.該晶體中的水在不同溫度下會分步失去
②YBCD-12也是一種含Cu元素的化合物,化學式為YBa2Cu3O6.95.已知該化合物中各元素的化合價為:Y為+3價、Ba為+2價、O為-2價、Cu為+2價和+3價.則該化合物中+2價Cu和+3價Cu的原子個數(shù)之比為
 

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科目:高中化學 來源: 題型:

常見元素A、B、M組成的四種物質(zhì)發(fā)生反應:甲+乙=丙+丁,其中甲由A和M組成,乙由B和M組成,丙中只含有M.
(1)若甲為淡黃色固體,乙和丙均為常量下的無色無味氣體.則甲的電子式為
 
;丁溶于水時發(fā)生反應離子方程式為
 

(2)若丁為能使品紅褪色的無色氣體,丙為常見紅色金屬,化合物甲、乙中原子個數(shù)比均為1:2(M均顯+1價),原子序數(shù)B大于A.
①寫出生成丙的化學方程式
 

②向MCl2溶液中通入氣體丁有白色沉淀(MCl)產(chǎn)生,該反應的離子方程式為
 

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