Question

我國(guó)著名化學(xué)家侯德榜先生發(fā)明的“侯氏制堿法”，因原料利用率高．并能進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)，從而享譽(yù)中外．“侯氏制堿法”的基本做法是向飽和食鹽水中通入氨氣和二氧化碳，獲得碳酸氫鈉晶體，再將所得碳酸氫鈉晶體加熱分解后即可得到純堿．它的反應(yīng)原理可用下列化學(xué)方程式表示：
NaCl（飽和）+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl
2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O
某課外興趣小組同學(xué)，按照“侯氏制堿法”原理，設(shè)計(jì)了如下一套實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)室可選藥品有濃氨水、純堿、大理石、稀鹽酸、稀硫酸、熟石灰、氯化銨，氯化鈉．
（1）選用最合適的試劑的名稱A

 

；D

 

（2）本實(shí)驗(yàn)具體操作過程中，應(yīng)先通

 

氣體，再通

 

氣體；原因是

 

（3）指出該裝置的至少兩處錯(cuò)誤

 

（4）在改進(jìn)裝置后，該同學(xué)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)所用的飽和NaCl溶液中含溶質(zhì)58.5g，實(shí)驗(yàn)最后得到無水碳酸鈉26g，則其產(chǎn)率為

 

；該同學(xué)針對(duì)其實(shí)驗(yàn)結(jié)果，認(rèn)真分析了造成損失的原因，發(fā)現(xiàn)其操作步驟并沒有錯(cuò)誤，則主要原因是

 

．
（5）在“侯氏制堿法”的工業(yè)生產(chǎn)中，原料的利用率高，大大降低了成本．請(qǐng)問本實(shí)驗(yàn)中哪些物質(zhì)可重復(fù)利用？

 

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Answer 1

考點(diǎn)：探究碳酸鈉與碳酸氫鈉的性質(zhì)

專題：實(shí)驗(yàn)題

分析：根據(jù)反應(yīng)原理，實(shí)驗(yàn)操作過程為：先制得NH₃（左邊裝置）和CO₂（右邊裝置），再將制得的氣體依次通入B裝置中飽和食鹽水中即得碳酸氫鈉晶體，再加熱碳酸氫鈉晶體就可以得到純堿，
（1）A中試劑通過加熱制取氨氣，可以選用氫氧化鈣與和氯化銨；D裝置中的試劑與大理石反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，可以選用稀鹽酸；
（2）二氧化碳不易溶于水，氨氣極易溶于水，據(jù)此判斷通入氨氣、二氧化碳?xì)怏w的順序；
（3）氨氣極易溶于水，導(dǎo)管不能伸入液面以下、BC間缺少止水夾、裝置B應(yīng)該與大氣相通；
（4）根據(jù)反應(yīng)方程式找出關(guān)系式，根據(jù)氯化鈉的質(zhì)量計(jì)算出理論上生成碳酸鈉的質(zhì)量，然后計(jì)算出產(chǎn)率；根據(jù)碳酸氫鈉的溶解度較大分析；
（5）根據(jù)制備原理判斷反應(yīng)過程中可以重復(fù)利用的物質(zhì)．

解答： 解：根據(jù)反應(yīng)原理可知，制備純堿的實(shí)驗(yàn)操作過程為：先制得NH₃（左邊裝置）和CO₂（右邊裝置），再將制得的氣體依次通入B裝置中飽和食鹽水中即得碳酸氫鈉晶體，再加熱碳酸氫鈉晶體就可以得到純堿，
（1）試劑A用于制取氨氣，可以選用氯化銨和熟石灰；試劑B與大理石反應(yīng)制取二氧化碳?xì)怏w，則試劑B為稀鹽酸，
故答案為：氯化銨和熟石灰；稀鹽酸；
（2）CO₂在水中溶解度小，氨氣極易溶于水，則先通NH₃至飽和，然后通入二氧化碳?xì)怏w，有利于NaHCO₃析出，
故答案為：NH₃；CO₂；CO₂在水中溶解度小，先通NH₃至飽和，有利于NaHCO₃析出；
（3）根據(jù)圖示裝置可知，該裝置的錯(cuò)誤有：BC之間缺少止水夾、B裝置應(yīng)與大氣相通、通NH₃的導(dǎo)管不應(yīng)伸入液面以下，
故答案為：BC之間缺少止水夾、B裝置應(yīng)與大氣相通（或通NH₃的導(dǎo)管不應(yīng)伸入液面以下）；
（4）根據(jù)反應(yīng)NaCl（飽和）+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl、2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O可得關(guān)系式：2NaCl～Na₂CO₃，58.5gNaCl的物質(zhì)的量為：n（NaCl）=

58.5g

58.5g/mol

=1mol，1mol氯化鈉完全反應(yīng)理論上生成0.5mol碳酸鈉，
則碳酸鈉的產(chǎn)率為：

26g

106g/mol×0.5mol

×100%≈49.1%；
如果操作正確，若碳酸氫鈉的溶解度較大，會(huì)導(dǎo)致碳酸氫鈉沒有完全沉淀出來，所以碳酸鈉的產(chǎn)率降低，
故答案為：49.1%；NaHCO₃在水中有較大的溶解度，未能全部沉淀出來；
（5）根據(jù)反應(yīng)方程式NaCl（飽和）+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl、2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O可知，NH₄Cl、CO₂可以循環(huán)利用，
故答案為：NH₄Cl、CO₂．

點(diǎn)評(píng)：本題以侯氏制堿法的原理為切入點(diǎn)，分別考查藥品的選用、操作過程分析、實(shí)驗(yàn)裝置評(píng)價(jià)、化學(xué)計(jì)算、化工生產(chǎn)原理等知識(shí)，題目難度中等，正確分析題干信息為解答關(guān)鍵，試題有利于培養(yǎng)學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/div>