Question

8．在實驗室中，可利用碳酸氫鈉、氯化鈉、氯化銨等物質(zhì)溶解度的差異，通過飽和食鹽水、氨和二氧化碳反應(yīng)，獲得碳酸氫鈉結(jié)晶．反應(yīng)原理可以用以下的化學(xué)方程式表示：NH₃+CO₂+NaCl+H₂O=NH₄Cl+NaHCO₃（晶體）
依據(jù)此原理，欲制得碳酸氫鈉晶體，某校學(xué)生設(shè)計了如圖實驗裝置，其中B裝置的試管內(nèi)是溶有氨和氯化鈉的溶液，且二者均已達到飽和：

（1）A裝置中所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O，裝置C中稀硫酸的作用為吸收從B裝置中的試管內(nèi)逸出的氨氣，減少對環(huán)境的污染．
（2）表中所列出的是相關(guān)物質(zhì)在不同溫度下的溶解度數(shù)據(jù)（g/100g水）

溫度/溶解度/鹽	0℃	10℃	20℃	30℃	40℃	50℃
NaCl	35.7	35.8	36.0	36.3	36.6	37.0
NaHCO3	6.9	8.1	9.6	11.1	12.7	14.5
NH4Cl	29.4	33.3	37.2	41.4	45.8	50.4

參照表中數(shù)據(jù)，請分析B裝置中使用冰水的原因溫度越低碳酸氫鈉溶解度越小，便于析出．
（3）該校學(xué)生利用此套裝置進行實驗，結(jié)果沒有得到碳酸氫鈉晶體，指導(dǎo)教師指出，應(yīng)在A、B裝置之間（填字母）連接一個盛有飽和NaHCO₃溶液的洗氣裝置，作用是除去CO₂中混有的HCl氣體．
（4）利用改進后的裝置進行實驗，在B中的試管內(nèi)析出了晶體，經(jīng)必要的操作后得到了一種純凈的晶體．現(xiàn)有下列試劑：鹽酸、濃氨水、生石灰、蒸餾水，利用本題所提供的試劑（只限一種）及試管、酒精燈等主要儀器，通過簡單實驗判斷該晶體是碳酸氫鈉晶體，而不是碳酸氫銨或食鹽晶體，簡述操作方法、實驗現(xiàn)象及結(jié)論：取少量晶體置于試管中，在酒精燈上加熱使其充分反應(yīng)后，還有白色固體剩余，則晶體不是NH₄HCO₃，且待試管冷卻后，向剩余固體中加入適量鹽酸，若反應(yīng)并產(chǎn)生大量氣泡，則晶體是NaHCO₃，而不是食鹽．
（5）若該校學(xué)生進行實驗時，所用飽和食鹽水中含NaCl的質(zhì)量為5.85g，實驗后得到干燥的NaHCO₃晶體的質(zhì)量為5.04g，則NaHCO₃的產(chǎn)率為60%．

Answer 1

分析 （1）A裝置是制備二氧化碳氣體的裝置，是碳酸鈣和鹽酸發(fā)生反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳；C裝置稀硫酸是尾氣處理裝置吸收過量的氨氣；
（2）B裝置中的試管內(nèi)是溶有氨和氯化鈉的飽和溶液，通入二氧化碳氣體會發(fā)生反應(yīng)生成碳酸氫鈉和氯化銨，溫度越低越有利于碳酸氫鈉的晶體析出；
（3）通入二氧化碳沒有得到碳酸氫鈉晶體，是二氧化碳氣體中含有氯化氫氣體，通入后和氨氣反應(yīng)不能生成碳酸氫鈉，所以需要加一個洗氣裝置用飽和碳酸氫鈉溶液除去二氧化碳中的氯化氫氣體；
（4）碳酸氫鈉受熱分解為碳酸鈉、水、二氧化碳，碳酸氫銨受熱分解為氨氣、水、二氧化碳，碳酸鈉與鹽酸反應(yīng)生成氣體，以此設(shè)計實驗；
（5）結(jié)合NH₃+CO₂+NaCl+H₂O=NH₄Cl+NaHCO₃計算理論生成碳酸氫鈉的質(zhì)量，結(jié)合實際生成的碳酸氫鈉的質(zhì)量計算產(chǎn)率．

解答 解：（1）A裝置是制取二氧化碳氣體的裝置，是碳酸鈣和鹽酸發(fā)生反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳；反應(yīng)的離子方程式為：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O；C裝置稀硫酸是尾氣處理裝置吸收過量的氨氣，防止污染環(huán)境；
故答案為：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O；吸收從B裝置中的試管內(nèi)逸出的氨氣，減少對環(huán)境的污染；
（2）B裝置中的試管內(nèi)是溶有氨和氯化鈉的飽和溶液，通入二氧化碳氣體會發(fā)生反應(yīng)生成碳酸氫鈉和氯化銨，依據(jù)圖標分析可知溫度越低，碳酸氫鈉的溶解度越小，所以溫度越低越有利于碳酸氫鈉的晶體析出；
故答案為：溫度越低碳酸氫鈉溶解度越小，便于析出；
（3）二氧化碳氣體中含有氯化氫氣體，通入后和氨氣反應(yīng)不能生成碳酸氫鈉，所以的不到碳酸氫鈉晶體，所以需要在A、B之間加一個洗氣裝置用飽和碳酸氫鈉溶液除去二氧化碳中的氯化氫氣體，
故答案為：A、B；飽和NaHCO₃溶液；除去CO₂中混有的HCl氣體；
（4）碳酸氫鈉在加熱的條件下生成碳酸鈉、水和二氧化碳，反應(yīng)為：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，有白色固體碳酸鈉剩余，碳酸氫銨（NH₄HCO₃）受熱分解，生成氨氣（NH₃）、二氧化碳和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NH₄HCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+CO₂↑+H₂O，無固體剩余，所以判斷該晶體是碳酸氫鈉晶體而不是碳酸氫銨晶體，方法為：取少量晶體置于試管中，在酒精燈上加熱使其充分反應(yīng)后，還有白色固體剩余，則晶體不是NH₄HCO₃，待試管冷卻后，向剩余固體中加入適量鹽酸，若反應(yīng)并產(chǎn)生大量氣泡，則晶體是NaHCO₃，而不是食鹽，
故答案為：取少量晶體置于試管中，在酒精燈上加熱使其充分反應(yīng)后，還有白色固體剩余，則晶體不是NH₄HCO₃，且待試管冷卻后，向剩余固體中加入適量鹽酸，若反應(yīng)并產(chǎn)生大量氣泡，則晶體是NaHCO₃，而不是食鹽；
（5）飽和食鹽水中含NaCl的質(zhì)量為5.85g，則設(shè)理論生成碳酸氫鈉為xg，
NH₃+CO₂+NaCl+H₂O═NH₄Cl+NaHCO₃（晶體），
                 58.5                           84
                 5.85g                           x
x=$\frac{84×5.85g}{58.5}$=8.4g，
實驗后得到干燥的NaHCO₃晶體的質(zhì)量為5.4g，
則碳酸氫鈉的產(chǎn)率為$\frac{5.04g}{8.4g}$×100%=60%，
故答案為：60%．

點評 本題考查物質(zhì)的制備實驗，為高頻考點，把握制備實驗原理、實驗裝置的作用、物質(zhì)的性質(zhì)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實驗?zāi)芰Φ目疾椋�注意實驗設(shè)計能力及數(shù)據(jù)分析計算能力的訓(xùn)練，題目難度不大．