Question

（14分）某化学小组模拟“侯氏制碱法”，以NaCl、NH₃、CO₂和水等为原料以及下图所示装
置制取NaHCO₃，反应的化学方程式为NH₃+CO₂+H₂O+NaCl = NaHCO₃↓+NH₄Cl。然后再将NaHCO₃制成
Na₂CO₃。

（1）装置乙的作用是                                          。为防止污染空气，尾气中含有的          需要进行吸收处理。
（2）由装置丙中产生的NaHCO₃制取Na₂CO₃时，需要进行的实验操作有        、         、       。
NaHCO₃转化为Na₂CO₃的化学方程式为                 。
（3）若在（2）中灼烧的时间较短，NaHCO₃将分解不完全，该小组对一份加热了t₁ min的NaHCO₃ 样品的组成进行了以下探究。
取加热了t₁ min的NaHCO₃样品29.6 g完全溶于水制成溶液，然后向此溶液中缓慢地滴加稀盐酸，并不断搅拌。随着盐酸的加入，溶液中有关离子的物质的量的变化如右图所示。
则曲线c对应的溶液中的离子是               
（填离子符号）；该样品中NaHCO₃和Na₂CO₃的物质的量之比是           。
（4）若取21. 0 g NaHCO₃固体，加热了t₂ min后，剩余固体的质量为l4.8 g。如果把此剩余固体全部加入到200 mL 2 mol·L^-1的盐酸中则充分反应后溶液中H⁺ 的物质的量浓度为____________（设溶液体积变化忽略不计）。

Answer 1

（1）除去二氧化碳中的氯化氢气体（2分）           氨气 （1分）
（2）过滤、洗涤、灼烧 （各1分）       2NaHCO₃Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑（2分） 
（3）HCO₃^－ （2分）      1:2 （2分）      （4） 0.75 mol/L（2分）

试题分析：（1）装置甲是制备二氧化碳气体的反应装置，生成的二氧化碳气体中含有氯化氢气体，对制备碳酸氢钠有影响，装置乙的作用是吸收氯化氢气体；最后的尾气中含有氨气不能排放到空气中，需要进行尾气吸收；故答案为：吸收HCl；NH₃；（2）由装置丙中产生的NaHCO₃发生的反应为，NH₃+CO₂+H₂O+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl；制取Na₂CO₃时需要过滤得到晶体，洗涤后加热灼烧得到碳酸钠；故答案为：过滤、洗涤、灼烧；（3）若在（2）中灼烧的时间较短，NaHCO₃将分解不完全，该小组对一份加热了t₁min的NaHCO₃样品的组成进行了研究．取加热了t₁min的NaHCO₃样品29.6g 完全溶于水制成溶液，然后向此溶液中缓慢地滴加稀盐酸，并不断搅拌．随着盐酸的加入，发生反应 CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-；  HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O；溶液中有关离子的物质的量的变化为碳酸根离子减小，碳酸氢根离子浓度增大，当碳酸根离子全部转化为碳酸氢根离子，再滴入盐酸和碳酸氢根离子反应生成二氧化碳，碳酸氢根离子减小，所以c曲线表示的是碳酸氢根离子浓度变化；碳酸根离子浓度0.2mol/L；碳酸氢根离子浓度为0.1mol/L；样品中NaHCO₃和Na₂CO₃的物质的量之比是1：2；故答案为：HCO₃^-； 1：2；（4）若取21g NaHCO₃固体物质的量为0.25mol ，加热了t₂min后，剩余固体的质量为14.8g．依据化学方程式存在的质量变化计算： 2NaHCO₃=Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O△m
2         1                 62
0.2mol    0.1mol           21g-14.8g
反应后NaHCO₃物质的量=0.25mol-0.2mol=0.05mol；NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑；消耗氯化氢物质的量0.05mol； Na₂CO₃物质的量=0.1mol，Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑，消耗氯化氢物质的量0.2mol；剩余氯化氢物质的量=0.200L×2mol/L-0.05mol-0.2mol=0.15mol，剩余溶液中c（H⁺）=0.75mol/L