Question

2．我国化工专家侯德榜的“侯氏制碱法”曾为世界制碱工业做出了突出贡献．他利用NaHCO₃、NaCl、NH₄C1等物质溶解度的差异，以食盐、氨气、二氧化碳等为原料制得NaHCO₃，进而生产出纯碱．以下A、B、C、D四个装置可组装成实验室模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO₃的实验装置．装置中分别盛有以下试剂：B：稀硫酸；C：盐酸、碳酸钙；D：含氨的饱和食盐水、水

四种盐在不同温度下的溶解度（g/100g水）表

	0℃	10℃	20℃	30℃	40℃	50℃	60℃	100℃
NaCl	35.7	35.8	36.0	36_3	36.6	37.0	37.3	39.8
NH4HCO3	11.9	15.8	21.0	27.0	-①	-	-	-
NaHCO3	6.9	8.1	9.6	11.1	12.7	14.5	16.4
NH4Cl	29.4	33.3	37.2	41.4	45.8	50.4	55.3	77.3

（说明：①＞35℃NH₄HCO₃会有分解）
请回答以下问题：
（1）装置的连接顺序应是CADB（填字母）．
（2）A装置中盛放的试剂是饱和NaHCO₃溶液，其作用是除去CO₂中的HCl．
（3）在实验过程中，需要控制D温度在30℃～35℃，原因是温度超过35℃，碳酸氢铵开始分解，温度太低，反应速率降低，不利于反应进行．
（4）反应结束后，将锥形瓶浸在冷水中，析出NaHCO₃晶体．用蒸馏水洗涤NaHCO₃晶体的目的是除去NaCl、NH₄C1、NH₄HCO₃杂质（以化学式表示）
（5）将锥形瓶中的产物过滤后，所得的母液中含有NaHCO₃、NaCl、NH₄C1、NH₄HCO₃（以化学式表示），加入氯化氢，并进行结晶操作，使NaCl溶液循环使用，同时可回收NH₄C1．

Answer 1

分析 侯氏制碱法，也称为联合制碱法，化学反应原理是用氨气和二氧化碳与氯化钠饱和溶液反应生成碳酸氢钠，然后加热碳酸氢钠制取碳酸钠，总化学反应方程式为NH₃+H₂O+CO₂+NaCl=NH₄Cl+NaHCO₃↓，C装置为反应发生装置，装有盐酸、碳酸钙，制取CO₂气体，B装置为尾气处理装置，装有稀硫酸，吸收反应中过量的NH₃，D中装有含氨的饱和食盐水、水，反应要制取NaHCO₃，需要除去反应产生的HCl气体，则可判断A装置中应装的是饱和NaHCO₃溶液，目的是除去HCl气体，据此分析解答．

解答 解：侯氏制碱法，也称为联合制碱法，化学反应原理是用氨气和二氧化碳与氯化钠饱和溶液反应生成碳酸氢钠，然后加热碳酸氢钠制取碳酸钠，总化学反应方程式为NH₃+H₂O+CO₂+NaCl=NH₄Cl+NaHCO₃↓，C装置为反应发生装置，装有盐酸、碳酸钙，制取CO₂气体，B装置为尾气处理装置，装有稀硫酸，吸收反应中过量的NH₃，D中装有含氨的饱和食盐水、水，反应要制取NaHCO₃，需要除去反应产生的HCl气体，则可判断A装置中应装的是饱和NaHCO₃溶液，目的是除去HCl气体，
（1）C装置为反应发生装置，B装置为尾气处理装置，装有稀硫酸，吸收反应中过量的NH₃，D中装有含氨的饱和食盐水、水，反应要制取NaHCO₃，则可判断A装置中应装的是饱和NaHCO₃溶液，因此装置连接顺序为：CADB，
故答案为：CADB；
（2）利用NaHCO₃的溶解度较小，可以析出晶体，可判断A中装的是NaHCO₃饱和溶液，作用是除去CO₂中的HCl，
故答案为：饱和NaHCO₃溶液；除去CO₂中的HCl；
（3）D为制取NaHCO₃晶体，根据溶解度数据，反应应是先产生NH₄HCO₃，然后由于NaHCO₃的溶解度比NH₄HCO₃小，对其进行降温处理，继而析出NaHCO₃晶体，而要控制温度在30℃～35℃，是由于碳酸氢铵易受热分解，而温度太低，化学反应速率太慢，
故答案为：温度超过35℃，碳酸氢铵开始分解，温度太低，反应速率降低，不利于反应进行；
（4）反应结束后，将锥形瓶浸在冷水中，析出NaHCO₃晶体．用蒸馏水洗涤NaHCO₃晶体的目的是除去NaCl、NH₄C1、NH₄HCO₃杂质，
故答案为：NaCl、NH₄C1、NH₄HCO₃；
（5）将锥形瓶中的产物过滤后，所得的母液中含有NaHCO₃、NaCl、NH₄C1、NH₄HCO₃，加入氯化氢，还可以产生NaCl，而NaCl又是反应的原料，达到循环利用的目的，需进行结晶操作，
故答案为：NaHCO₃、NaCl、NH₄C1、NH₄HCO₃；结晶．

点评 本题主要考察侯氏制碱法的原理，结合实验目的和实验过程分析，弄清每步实验的目的是解答的关键，本题难度中等．