Question

【題目】2016年8月的eLife上發表了我國醫學工作者的一篇論文。論文指出小蘇打在治療癌癥的方法中功不可沒。在實驗室中制取NaHCO3的方法有多種。

方法一：模擬工業“侯氏制堿法”制取：（原理NaCl+H2O+CO2+NH3＝NaHCO3↓+NH4Cl）

第一步：連接好裝置，檢驗氣密性，在儀器內裝入藥品。

第二步：讓某一裝置先發生反應，直到產生的氣體不能再在Ⅲ中溶解，再通入另一裝置中產生的氣體，片刻后，Ⅲ中出現固體。繼續向Ⅲ中通入兩種氣體，直到不再有固體產生。

第三步：分離Ⅲ中所得的混合物，得到NaHCO3固體。

第四步：向濾液中加入適量的NaCl固體粉末，有NH4Cl晶體析出。

（1）圖中所示裝置的連接順序是：a接f；e接________；b接________（填接口編號）。

（2）Ⅰ中盛放稀鹽酸的儀器名稱是__________，Ⅱ中圓底燒瓶盛放試劑名稱是__________，Ⅳ中應選用的液體為__________，實驗室檢驗Ⅱ中生成氣體的方法________________________。

（3）第二步中讓__________（填序號）裝置先發生反應。

（4）第四步中所得的晶體中常含有少量的NaCl和NaHCO3(約占5％~8％)，請設計一個簡單的實驗，不使用其他任何試劑，證明所得晶體大部分是NH4C1。簡要寫出操作和現象_____________________________________。

方法二：把CO2通入飽和Na2CO3溶液制取NaHCO3。裝置如下圖所示（氣密性已檢驗，部分夾持裝置略）：

（5）裝置B的作用之一是吸收揮發出來的HCl氣體，另一作用可能為___________________（請結合化學平衡移動原理解釋）

（6）NaHCO3溶液中含碳粒子濃度由大到小排序__________________________________

方法三：電解Na2CO3溶液也可生成NaHCO3，裝置如圖所示。

（7）①簡述陽極液NaHCO3生成的原理：___________________________。

②產品NaHCO3中常混有Na2CO3，測試NaHCO3含量的方法是：準確稱取樣品Wg，放入錐形瓶中加蒸餾水溶解，加1~2滴酚酞指示劑，用c mol/L的標準鹽酸溶液滴定至溶液由紅色到無色（指示CO32－+H+=HCO3－反應的終點），所用鹽酸溶液體積為V1mL，再加1~2滴甲基橙指示劑，繼續用鹽酸溶液滴定至溶液由黃變橙，所用鹽酸溶液體積為V2mL。寫出產品中NaHCO3質量分數的計算式：______________用c、V1、V2、W表示）；若配制標準液鹽酸定容時俯視刻度線，則測得NaHCO3質量分數___________(填“偏大”“偏小”或“不變”）

Answer 1

【答案】 d c 長頸漏斗 生石灰或堿石灰或氫氧化鈉 飽和碳酸氫鈉溶液或飽和NaHCO3溶液 濕潤的紅色石蕊試紙變藍 Ⅱ 取少量固體放入試管中，加熱，固體大部分消失，在試管口內壁又有較多的固體凝結 CO2在水中存在平衡：CO2+H2OH2CO3HCO+H+，有H2SO4存在時，可使上述平衡向左移動，從而減少CO2在水中的溶解 c(HCO3-)>c(H2CO3)>c(CO32-) 2H2O-4e-=O2↑+4H+ , C(H+)增大，與溶液中CO32-結合生成HCO3- 84(cV2 -cV1)/1000W 偏小

【解析】（1）向飽和氯化鈉溶液中通入足量的二氧化碳與氨氣反應生成 NaHCO3沉淀,則裝置A產生CO2，裝置B產生NH3，裝置D除去二氧化碳中的HCl，二氧化碳與氨氣通入C中，其中氨氣應防止倒吸，則b接c，故a接f、e接d；正確答案：d、c。

（2）A裝置是制備二氧化碳氣體的反應，所以Ⅰ中盛放稀鹽酸的儀器名稱是長頸漏斗，生成的二氧化碳氣體中含有氯化氫，若不除去碳酸氫鈉難以形成，所以應用飽和碳酸氫鈉溶液除去；Ⅱ裝置是利用分液漏斗中的濃氨水與生石灰或NaOH固體或堿石灰作用來制備氨氣，可利用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗生成的氨氣，現象是變藍色；正確答案：長頸漏斗；生石灰或NaOH固體或堿石灰；飽和碳酸氫鈉溶液；濕潤的紅色石蕊試紙變藍。

（3）（1）(2) (3)候氏制堿方法是利用氨氣溶解性大極易溶解于水，二氧化碳氣體水中溶解性較小，所以飽和食鹽水中先通入氨氣，再通入二氧化碳氣體；實驗操作過程中，應讓Ⅱ裝置先發生反應；正確答案:Ⅱ。

（4）氯化銨固體受熱分解為氨氣和氯化氫，固體消失，在試管口處又有固體出現，因為氯化氫與氨氣遇冷又化合為氯化銨，利用此性質可以證明結論；正確答案：取少量固體放入試管中，加熱，固體大部分消失，在試管口內壁又有較多的固體凝結。

（5）CO2在水中存在平衡：CO2+H2OH2CO3HCO+H+，有H2SO4存在時，可使上述平衡向左移動，從而減少CO2在水中的溶解，同時吸收揮發出來的HCl氣體；正確答案：CO2在水中存在平衡：CO2+H2OH2CO3HCO+H+，有H2SO4存在時，可使上述平衡向左移動，從而減少CO2在水中的溶解。

（6）在NaHCO3溶液中HCO3-的水解大于HCO3-的電離，但水解與電離程度均較弱，則溶液中含碳離子濃度大小關系是c(HCO3-)>c(H2CO3)>c(CO32-) ；正確答案：c(HCO3-)>c(H2CO3)>c(CO32-)。

（7）①陽極液生成氧氣的原理:2H2O-4e-=O2↑+4H+,溶液中c(H+)增大, 發生反應: CO32-+H+=HCO3-，部分Na+透過離子交換膜向陰極移動，最終獲得含 NaHCO3的陽極液；正確答案：2H2O-4e-=O2↑+4H+ ，C(H+)增大，與溶液中CO32-結合生成HCO3- 。

②加酚酞指示劑，變色范圍為8-10，用物質的量濃度為c mol/L的HCl溶液滴定至溶液由紅色到無色，CO32－+H+=HCO3－達到反應的終點，所用HCl V1mL；再加甲基橙指示劑，繼續用HCl溶液滴定至溶液由黃變橙， HCO3－+ H+=CO2↑+H2O達到反應的終點，所用HCl溶液體積為V2mL；根據上述的兩個離子方程式為①CO32－+H+=HCO3－②HCO3－+ H+=CO2↑+H2O可知，樣品中含有的碳酸氫鈉反應消耗鹽酸體積為V2- V1 mL，消耗鹽酸的物質的量為c×(V2- V1 )×

10-3mol，故碳酸氫鈉的物質的量為c×(V2- V1 )×10-3mol，碳酸氫鈉的質量為c×(V2- V1)×10-3×84g，碳酸氫鈉的質量分數為c×(V2- V1 )×10-3×84/W×100%=84(cV2 -cV1)/1000W；配制標準鹽酸定容時俯視刻度線，導致鹽酸的濃度偏大，滴定時消耗標準鹽酸的體積偏小，根據碳酸氫鈉質量分數計算式c×(V2- V1 )×10-3×84/W×100%,可以知道測得NaHCO3質量分數偏小；正確答案：84(cV2 -cV1)/1000W ；偏小。