Question

【題目】碳酸鈉廣泛用于造紙、紡織、制革等工業(yè)，是一種重要的化工原料。我國侯德榜發(fā)明了將制堿與制氨結合起來的聯合制堿法，為碳酸鈉的工業(yè)化生產作出了巨大貢獻。

（查閱資料）侯氏制堿法中主要反應：

Ⅰ．NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl

Ⅱ．2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2↑

（實驗探究）小明以粗鹽配制飽和食鹽水，并采用如圖1所示裝置模擬制備碳酸氫鈉，進而制得碳酸鈉。

實驗操作如下：

①關閉K1，打開K2通入NH3，調節(jié)氣流速率，待其穩(wěn)定后，打開K1通入CO2；

②待三頸燒瓶內出現較多固體時，關閉K2停止通NH3，一段時間后，關閉K1停止通CO2；

③將三頸燒瓶內的反應混合物過濾、洗滌、低溫干燥，并將所得固體置于敞口容器中加熱，記錄剩余固體質量。請回答下列問題：

加熱時間/min	t0	t1	t2	t3	t4	t5
剩余固體質量/g	未記錄	15.3	13.7	11.9	10.6	10.6

（1）粗鹽中除了含有泥沙等不溶性雜質，還含有少量的MgCl2等。若要除去粗鹽中的MgCl2，可加入過量的NaOH溶液，寫出對應的化學方程式______，再過濾，然后向濾液中加入適量______，得到氯化鈉溶液。

（2）飽和NaHCO3溶液的作用是除去CO2中混有的HCl，反應的化學方程式為______。

（3）三頸燒瓶上連接的長頸漏斗的主要作用是______，有同學認為應該在長頸漏斗內放置一團蘸有酸液的棉花，理由是______；關閉K2停止通NH3后，還要繼續(xù)通一段時間CO2，其目的是______。

（4）根據實驗記錄，計算t2時NaHCO3固體的分解率（已分解的NaHCO3質量與加熱前原NaHCO3質量的比值），請寫出計算過程_____。

（拓展延伸）小華設計如圖2的實驗裝置測定某純堿樣品（含少量雜質NaCl）中碳酸鈉的質量分數：取一定量的樣品與足量稀硫酸反應，通過排飽和碳酸氫鈉溶液測定生成CO2的體積，計算樣品中碳酸鈉的質量分數。（已知常溫常壓下CO2的密度是1.977g/L）

（1）如果樣品質量為5.3g，則實驗中選用的量氣管規(guī)格最合適的是______（填字母）。

A．500mLB．1000mLC．1500mLD．2000mL

（2）若實驗中測得碳酸鈉質量分數偏小，下列可能的原因是______。

a．裝置漏氣

b．讀取數據時量氣管的液面低于水準管的液面

c．反應結束后燒瓶中有CO2殘留

d．讀取數據時仰視讀數

e．稀硫酸加入燒瓶占據體積

Answer 1

【答案】MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2↓+2NaCl 稀鹽酸 NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑ 平衡氣壓 防止氨氣逸出污染環(huán)境 使氨氣充分反應 設原混合物中碳酸氫鈉的質量為x

x=16.8g

完全反應時剩余固體減少16.8g-10.6g=6.2g。

t2時固體的質量減少了16.8g-13.7g=3.1g。

t2時固體的質量減少的質量為完全反應時的一半，則t2時NaHCO3固體的分解率為50%。 C ab

【解析】

[實驗探究]（1）氯化鎂與氫氧化鈉反應生成氯化鈉和氫氧化鎂沉淀，故反應的化學方程式寫為：MgCl2+2NaOH═Mg（OH）2↓+2NaCl；

此時的溶液中除了氯化鈉以外，還含有氫氧化鈉，可加入適量的鹽酸將其中和為氯化鈉，故填稀鹽酸。

（2）氯化氫氣體溶于水形成鹽酸，碳酸氫鈉與鹽酸反應生成氯化鈉、水和二氧化碳，故填：NaHCO3+HCl═NaCl+H2O+CO2↑。

（3）長頸漏斗與外界空氣相同，三頸燒瓶上連接的長頸漏斗的主要作用是平衡氣壓，故填平衡氣壓；

在長頸漏斗內放置一團蘸有酸液的棉花，氨氣極易溶于水與酸反應，能防止氨氣逸出污染環(huán)境，故填防止氨氣逸出污染環(huán)境；

關閉K2停止通NH3后，還要繼續(xù)通一段時間CO2，其目的是形成酸性環(huán)境，利于使氨氣充分反應，故填使氨氣充分反應。

（4）設原混合物中碳酸氫鈉的質量為x

x=16.8g

完全反應時剩余固體減少16.8g-10.6g=6.2g。

t2時固體的質量減少了16.8g-13.7g=3.1g。

t2時固體的質量減少的質量為完全反應時的一半，則t2時NaHCO3固體的分解率為50%。

[拓展延伸]（1）如果5.3g樣品全部為碳酸鈉的質量，則根據方程式Na2CO3+2HCl═2NaCl+H2O+CO2↑中碳酸鈉與二氧化碳間的質量關系知，生成二氧化碳的質量為2.2g，根據V===1.1L=1100mL，則實驗中選用的量氣管規(guī)格最合適的是1500mL，故填C。

（2）a．裝置漏氣造成收集到的二氧化碳偏少，造成測定結果偏小；

b．讀取數據時量氣管的液面低于水準管的液面造成量氣筒內的壓強較大，造成收集的二氧化碳體積偏小，導致測定結果偏小；

c．進入量氣筒中液體的體積等于錐形瓶中排出的氣體體積，根據量氣筒中液體的增加量，即為二氧化碳氣體的體積，根據二氧化碳的體積算出碳酸鈉的質量分數，因此錐形瓶中若有CO2殘留對實驗結果無影響

d．讀取數據時仰視讀數造成讀取的二氧化碳體積偏大，導致測定結果偏大；

e．稀硫酸加入燒瓶占據體積造成二氧化碳體積偏大，導致測定結果偏大，故填ab。