Question

16．工业以NaCl、NH₃、CO₂等为原料先制得NaHCO₃，进而生产出纯碱．有关反应的化学方程式为：
NH₃+CO₂+H₂O═NH₄HCO₃；NH₄HCO₃+NaCl═NaHCO₃↓+NH₄Cl；2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O
（1）碳酸氢铵与饱和食盐水反应，能析出碳酸氢钠晶体的原因是c（填字母标号）．
a．碳酸氢钠难溶于水             
b．碳酸氢钠受热易分解
c．碳酸氢钠的溶解度相对较小，所以在溶液中首先结晶析出
d．碳酸氢钠的稳定性大于碳酸钠
（2）某活动小组根据上述制碱原理，进行碳酸氢钠的制备实验．
一位同学将二氧化碳气体通入含氨的饱和食盐水中制备碳酸氢钠，实验装置如下图所示（图中夹持、固定用的仪器未画出）．

试回答下列有关问题：
（Ⅰ）乙装置中的试剂是饱和碳酸氢钠溶液，其作用是除去CO₂中的HCl气体；
（Ⅱ）丁装置中稀硫酸的作用是吸收未反应的NH₃；
（Ⅲ）实验结束后，分离出NaHCO₃ 晶体的操作是过滤（填分离操作的名称），
（3）碳酸氢钠受热所得固体12.28g与足量的石灰水充分反应，所得沉淀经洗涤、干燥质量为12.00g，则所得固体中碳酸钠的质量分数为86.3%．

Answer 1

分析 （1）依据题干中信息碳酸氢钠溶解度相对较小分析判断；
（2）①（I）依据用盐酸制取二氧化碳时常会含有氯化氢气体分析即可解答；
（II）依据稀硫酸能与氨气反应分析解答；
（Ⅲ）依据分离固体与液体采用的实验操作分析解答；
（3）依据化学方程式结合反应过程分析判断，依据生成沉淀为碳酸钙，加热碳酸氢钠分解后的混合物质量列方程计算．

解答 解：（1）a．碳酸氢钠易溶于水，故错误；
b．碳酸氢钠受热易分解，与其在溶液中首先结晶析出无关，故错误；
c．碳酸氢钠的溶解度相对于氯化铵来说碳酸氢钠的溶解度更小一些，所以在溶液中首先结晶析出，故正确；
d．碳酸氢钠的稳定性大于碳酸钠，与其在溶液中首先结晶析出无关，故错误；
故答案为：c；
（2）（I）利用盐酸制取二氧化碳时，因盐酸易挥发，所以，二氧化碳中常会含有氯化氢气体，碳酸氢钠能与盐酸反应不与二氧化碳反应，所以通过碳酸氢钠的溶液是可以除掉二氧化碳气体中的氯化氢气体，
故答案为：饱和碳酸氢钠溶液；除去CO₂中的HCl气体；
（II）实验过程中氨气可能有剩余，而稀硫酸能与氨气反应，所以稀硫酸的作用是吸收末反应的NH₃，故答案为：吸收未反应的NH₃；
（Ⅲ）分离出NaHCO₃晶体的操作是分离固体与液体，常采用的实验操作是过滤操作，故答案为：过滤；
（3）碳酸氢钠受热发生的反应为：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，与足量的石灰水充分反应，
NaHCO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O+NaOH；Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH；
反应生成的碳酸钙物质的量为：$\frac{12g}{100g/mol}$=0.12mol；
设加热后的固体12.28g中含碳酸钠物质的量x、碳酸氢钠物质的量为y，依据题意得到：
①x+y=0.12、②106x+84y=12.28，
根据①②解得：x=0.1mol、y=0.02mol，
则所得固体中碳酸钠的质量分数为：$\frac{0.1mol×106g/mol}{12.28}$×100%=86.3%，
故答案为：86.3%．

点评 本题考查性质实验方案的设计，题目难度中等，是一道有关工业制纯碱知识的一道综合实验题目，考查学生分析和解决问题的能力，掌握制碱原理是解题的关键．