Question

13．“侯氏制碱法”是我国化工行业历史长河中一颗璀璨明珠．
Ⅰ纯碱的制备：用如图1装置制取碳酸氢钠，再间接制得纯碱．
（1）装置乙的作用是除去二氧化碳中混有的氯化氢气体，其中水可以用饱和碳酸氢钠溶液代替；
（2）装置丙中反应的化学方程式为NH₃•H₂O+CO₂+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（3）用装置丙中产生的碳酸氢钠制取纯碱时，需要的实验操作有：过滤、洗涤、灼烧．
（4）定量分析：测定纯碱样品纯度
提供药品：酚酞、甲基橙、0.1mol/LHCl溶液
实验步骤：
①称取样品mg，溶于水形成100mL溶液；
②向溶液中滴加少量酚酞（或甲基橙）作指示剂，再向其中滴加盐酸溶液至终点，消耗盐酸VmL；
③计算：纯碱样品纯度=0.0106V/m[或（0.0084V-m）/62m]．
Ⅱ某小组同学在0.1mol/LNaHCO₃溶液中滴加酚酞溶液1滴，溶液没有什么变化，但加热后显淡红色，加热较长时间后冷却，红色不褪去．为探究原因，进行了下列实验：加热0.1mol/LNaHCO₃溶液，测得溶液pH随温度变化的曲线，当温度恢复到 10℃，测得溶液  pH=11.5．
（5）依据图象信息对下列问题做出合理猜测：
①AB段pH上升原因：HCO₃^-+H₂O≒H₂CO₃+OH^-，△H＞0，升温促进水解平衡正向移动，pH上升，
②BC段pH上升原因：2NaHCO₃?Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，温度较高时，使得碳酸氢钠受热分解为碳酸钠，溶液碱性增强；
（6）设计实验对BC段pH上升的合理猜测进行验证（药品任意选择）：取回复至室温的溶液少许，向其中滴加氯化钡溶液，产生白色沉淀，说明猜测合理．

Answer 1

分析 测定碳酸钠纯度时要注意选用不同指示剂计算原理不同，用酚酞作指示剂时，盐酸与碳酸钠反应生成碳酸氢钠即为终点，故样品中含有碳酸氢钠对实验无影响，但选用甲基橙作指示剂，滴定终点呈酸性，则碳酸钠、碳酸氢钠均与盐酸完全反应，故需要考虑样品中碳酸氢钠的影响．

解答 解：（1）根据实验可知，利用盐酸与碳酸钙反应制备二氧化碳，故用水除去二氧化碳中混有的氯化氢气体，除HCl也可以用饱和碳酸氢钠溶液，
故答案为：除去二氧化碳中混有的氯化氢气体；饱和碳酸氢钠溶液；
（2）丙中利用碳酸氢钠溶解度较小，反应生成碳酸氢钠沉淀，发生NH₃•H₂O+CO₂+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl，故答案为：NH₃•H₂O+CO₂+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（3）过滤、洗涤得到碳酸氢钠固体，再灼烧生成碳酸钠，故答案为：过滤、洗涤、灼烧；
（4）用盐酸滴定碳酸钠溶液，可以用酚酞或甲基橙作指示剂，若用酚酞作指示剂，在反应生成NaHCO₃即为终点，消耗盐酸为VmL，则碳酸钠为0.0001Vmol，即0.0106V g．故其纯度为0.0106V/m；若用甲基橙作指示剂，则反应生成NaCl，1mol碳酸钠消耗2mol盐酸，样品中含碳酸氢钠也要与盐酸反应，则所含碳酸钠为（0.0084V-m）/62g．故答案为：酚酞（或甲基橙）； 0.0106V/m[或（0.0084V-m）/62m]；
（5）AB段，酚酞变红，说明碱性增强，因为加热促进碳酸氢钠的水解，BC段，温度较高时，碳酸氢钠分解生成碱性更强的碳酸钠溶液，
故答案为：①HCO₃^-+H₂O≒H₂CO₃+OH^-，△H＞0，升温促进水解平衡正向移动，pH上升；
②2NaHCO₃?Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，温度较高时，使得碳酸氢钠受热分解为碳酸钠，溶液碱性增强；
（6）要验证BC的原因，即验证是否有碳酸钠生成即可，故可以用氯化钡检验碳酸根的存在，故答案为：取回复至室温的溶液少许，向其中滴加氯化钡溶液，产生白色沉淀，说明猜测合理．

点评 本题考查了纯碱的制备及纯碱纯度的测定，碳酸氢钠溶液pH随温度变化的实验探究．注意明确实验装置和实验原理是解题的关键．试题难度中等．