Question

侯德榜是在中國化學工業史上一位杰出的科學家，他為祖國的化學工業事業奮斗終生，并以獨創的制堿工藝聞名于世界，以下是侯德榜先生制堿工業的簡要流程：

某化學興趣小組對上述第Ⅲ步獲得的晶體可能是NaCl  Na₂CO₃  NaHCO₃  （NH₄）₂CO₃  NH₄HCO₃中的一種進行探究：
[提出問題]上述固體是什么物質？
[猜想與假設]
猜想1：NaCl          
猜想2：NaHCO₃       
猜想3：（NH₄）₂CO₃
猜想4

Na₂CO₃

     
猜想5：NH₄HCO₃
[方案驗證]

操作步驟	現象	結論
（1）取該晶體加熟石灰研磨	無氨味	猜想 3和5 不成立
（2）另取該晶體加入鹽酸	有氣泡產生	猜想1不成立
（3）另取少量該晶體加水溶解，再滴入氯化鈣溶液	無白色沉淀	猜想4不成立
（4）另取該固體放入如圖試管中加熱	包有硫酸銅的棉花變 藍色 色，石灰水變 渾濁	綜合（1）、（2）、（3）的結論得出猜想2成立

第Ⅳ步驟中有關化學反應方程式：2NaHCO₃

△   .

X+CO₂↑+H₂O，其中X就是侯氏法制的堿，其組成

Na₂CO₃

（填化學式），屬于

鹽

類（填“酸、堿、鹽和氧化物”），其水溶液呈

堿性

（填“酸性”、“堿性”或“中性”）
[反思與評介]
①第Ⅲ步操作名稱為

過濾

②從第Ⅲ步所得溶液經過蒸發濃縮、

降溫

、過濾，可分離得氯化銨晶體，氯化銨在農業上可作氮肥用．

Answer 1

分析：[猜想與假設]根據可能是NaCl  Na₂CO₃  NaHCO₃  （NH₄）₂CO₃  NH₄HCO₃中的物質進行猜想；[方案驗證]晶體加熟石灰研磨如果有氨味跑出，說明晶體中含有銨根，如果沒有則不含有銨根；加入鹽酸有氣泡產生含有碳酸根離子或碳酸氫根離子，如果沒有氣泡則不存在碳酸根離子和碳酸氫根離子；滴入氯化鈣溶液有白色沉淀產生，說明有碳酸根離子，否則沒有碳酸根離子；硫酸銅遇水變藍色，二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，根據質量守恒定律反應前后各種原子數目和種類不變求出化學式；鹽是指電離出金屬離子和酸根離子的化合物，不溶于液體的固體和液體分離的方法是過濾；根據溶液中溶質結晶析出的方法進行判斷．

解答：解：[猜想與假設]在所給的五種物質中只有碳酸鈉沒有，所以猜想是碳酸鈉；
[方案驗證]晶體加熟石灰研磨沒有氨味，說明則不含有銨根，而猜想3和5中含有銨根，所以這兩個猜想錯誤；加入鹽酸有氣泡產生含有碳酸根離子或碳酸氫根離子，如果沒有氣泡則不存在碳酸根離子和碳酸氫根離子，所給猜想中只有猜想1中加入鹽酸不能產生氣泡，結論是猜想1不成立，說明加入鹽酸有氣泡產生；碳酸氫鈉受熱分解生成碳酸鈉、水、二氧化碳，硫酸銅遇水變藍色，二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁；
在2NaHCO₃

△   .

X+CO₂↑+H₂O中反應物分子中含有2個鈉原子、2個氫原子、2個碳原子、6個氧原子，生成物分子中已經有了2個氫原子、1個碳原子、3個氧原子，還少2個鈉原子、1個碳原子、3個氧原子，所以化學式是Na₂CO₃，碳酸鈉電離出金屬鈉離子和碳酸根離子，屬于鹽并且顯堿性，它的俗稱是純堿顯堿性；
[反思與評介]①不溶于液體的固體和液體分離的方法是過濾；②由于碳酸鈉的溶解度受溫度影響較大，析出晶體的方法是冷卻熱飽和溶液，要先蒸發濃縮、再降溫析出晶體后再過濾．
故答案為：[猜想與假設]Na₂CO₃；[方案驗證]

操作步驟	現象	結論
（1）取該晶體加熟石灰研磨	無氨味	猜想 3和5不成立
（2）另取該晶體加入鹽酸	有氣泡產生	猜想1不成立
（3）另取少量該晶體加水溶解，再滴入氯化鈣溶液	無白色沉淀	猜想4不成立
（4）另取該固體放入如圖試管中加熱	包有硫酸銅的棉花變 藍色色，石灰水變 渾濁	綜合（1）、（2）、（3）的結論得出猜想2成立

Na₂CO₃；鹽；堿性；[反思與評介]①過濾；②降溫．

點評：解答本題關鍵是要知道含銨根離子的鹽與堿結合能產生氨氣，碳酸根離子和碳酸氫根離子與酸反應能產生二氧化碳，碳酸根離子與鈣離子結合產生碳酸鈣沉淀；無水硫酸銅遇到水會由無色變為藍色，二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁．