Question

【题目】2016年8月的eLife上发表了我国医学工作者的一篇论文。论文指出小苏打在治疗癌症的方法中功不可没。在实验室中制取NaHCO3的方法有多种。

方法一：模拟工业“侯氏制碱法”制取：（原理NaCl+H2O+CO2+NH3＝NaHCO3↓+NH4Cl）

第一步：连接好装置，检验气密性，在仪器内装入药品。

第二步：让某一装置先发生反应，直到产生的气体不能再在Ⅲ中溶解，再通入另一装置中产生的气体，片刻后，Ⅲ中出现固体。继续向Ⅲ中通入两种气体，直到不再有固体产生。

第三步：分离Ⅲ中所得的混合物，得到NaHCO3固体。

第四步：向滤液中加入适量的NaCl固体粉末，有NH4Cl晶体析出。

（1）图中所示装置的连接顺序是：a接f；e接________；b接________（填接口编号）。

（2）Ⅰ中盛放稀盐酸的仪器名称是__________，Ⅱ中圆底烧瓶盛放试剂名称是__________，Ⅳ中应选用的液体为__________，实验室检验Ⅱ中生成气体的方法________________________。

（3）第二步中让__________（填序号）装置先发生反应。

（4）第四步中所得的晶体中常含有少量的NaCl和NaHCO3(约占5％~8％)，请设计一个简单的实验，不使用其他任何试剂，证明所得晶体大部分是NH4C1。简要写出操作和现象_____________________________________。

方法二：把CO2通入饱和Na2CO3溶液制取NaHCO3。装置如下图所示（气密性已检验，部分夹持装置略）：

（5）装置B的作用之一是吸收挥发出来的HCl气体，另一作用可能为___________________（请结合化学平衡移动原理解释）

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

方法三：电解Na2CO3溶液也可生成NaHCO3，装置如图所示。

（7）①简述阳极液NaHCO3生成的原理：___________________________。

②产品NaHCO3中常混有Na2CO3，测试NaHCO3含量的方法是：准确称取样品Wg，放入锥形瓶中加蒸馏水溶解，加1~2滴酚酞指示剂，用c mol/L的标准盐酸溶液滴定至溶液由红色到无色（指示CO32－+H+=HCO3－反应的终点），所用盐酸溶液体积为V1mL，再加1~2滴甲基橙指示剂，继续用盐酸溶液滴定至溶液由黄变橙，所用盐酸溶液体积为V2mL。写出产品中NaHCO3质量分数的计算式：______________用c、V1、V2、W表示）；若配制标准液盐酸定容时俯视刻度线，则测得NaHCO3质量分数___________(填“偏大”“偏小”或“不变”）

Answer 1

【答案】 d c 长颈漏斗 生石灰或碱石灰或氢氧化钠 饱和碳酸氢钠溶液或饱和NaHCO3溶液 湿润的红色石蕊试纸变蓝 Ⅱ 取少量固体放入试管中，加热，固体大部分消失，在试管口内壁又有较多的固体凝结 CO2在水中存在平衡：CO2+H2OH2CO3HCO+H+，有H2SO4存在时，可使上述平衡向左移动，从而减少CO2在水中的溶解 c(HCO3-)>c(H2CO3)>c(CO32-) 2H2O-4e-=O2↑+4H+ , C(H+)增大，与溶液中CO32-结合生成HCO3- 84(cV2 -cV1)/1000W 偏小

【解析】（1）向饱和氯化钠溶液中通入足量的二氧化碳与氨气反应生成 NaHCO3沉淀,则装置A产生CO2，装置B产生NH3，装置D除去二氧化碳中的HCl，二氧化碳与氨气通入C中，其中氨气应防止倒吸，则b接c，故a接f、e接d；正确答案：d、c。

（2）A装置是制备二氧化碳气体的反应，所以Ⅰ中盛放稀盐酸的仪器名称是长颈漏斗，生成的二氧化碳气体中含有氯化氢，若不除去碳酸氢钠难以形成，所以应用饱和碳酸氢钠溶液除去；Ⅱ装置是利用分液漏斗中的浓氨水与生石灰或NaOH固体或碱石灰作用来制备氨气，可利用湿润的红色石蕊试纸检验生成的氨气，现象是变蓝色；正确答案：长颈漏斗；生石灰或NaOH固体或碱石灰；饱和碳酸氢钠溶液；湿润的红色石蕊试纸变蓝。

（3）（1）(2) (3)候氏制碱方法是利用氨气溶解性大极易溶解于水，二氧化碳气体水中溶解性较小，所以饱和食盐水中先通入氨气，再通入二氧化碳气体；实验操作过程中，应让Ⅱ装置先发生反应；正确答案:Ⅱ。

（4）氯化铵固体受热分解为氨气和氯化氢，固体消失，在试管口处又有固体出现，因为氯化氢与氨气遇冷又化合为氯化铵，利用此性质可以证明结论；正确答案：取少量固体放入试管中，加热，固体大部分消失，在试管口内壁又有较多的固体凝结。

（5）CO2在水中存在平衡：CO2+H2OH2CO3HCO+H+，有H2SO4存在时，可使上述平衡向左移动，从而减少CO2在水中的溶解，同时吸收挥发出来的HCl气体；正确答案：CO2在水中存在平衡：CO2+H2OH2CO3HCO+H+，有H2SO4存在时，可使上述平衡向左移动，从而减少CO2在水中的溶解。

（6）在NaHCO3溶液中HCO3-的水解大于HCO3-的电离，但水解与电离程度均较弱，则溶液中含碳离子浓度大小关系是c(HCO3-)>c(H2CO3)>c(CO32-) ；正确答案：c(HCO3-)>c(H2CO3)>c(CO32-)。

（7）①阳极液生成氧气的原理:2H2O-4e-=O2↑+4H+,溶液中c(H+)增大, 发生反应: CO32-+H+=HCO3-，部分Na+透过离子交换膜向阴极移动，最终获得含 NaHCO3的阳极液；正确答案：2H2O-4e-=O2↑+4H+ ，C(H+)增大，与溶液中CO32-结合生成HCO3- 。

②加酚酞指示剂，变色范围为8-10，用物质的量浓度为c mol/L的HCl溶液滴定至溶液由红色到无色，CO32－+H+=HCO3－达到反应的终点，所用HCl V1mL；再加甲基橙指示剂，继续用HCl溶液滴定至溶液由黄变橙， HCO3－+ H+=CO2↑+H2O达到反应的终点，所用HCl溶液体积为V2mL；根据上述的两个离子方程式为①CO32－+H+=HCO3－②HCO3－+ H+=CO2↑+H2O可知，样品中含有的碳酸氢钠反应消耗盐酸体积为V2- V1 mL，消耗盐酸的物质的量为c×(V2- V1 )×

10-3mol，故碳酸氢钠的物质的量为c×(V2- V1 )×10-3mol，碳酸氢钠的质量为c×(V2- V1)×10-3×84g，碳酸氢钠的质量分数为c×(V2- V1 )×10-3×84/W×100%=84(cV2 -cV1)/1000W；配制标准盐酸定容时俯视刻度线，导致盐酸的浓度偏大，滴定时消耗标准盐酸的体积偏小，根据碳酸氢钠质量分数计算式c×(V2- V1 )×10-3×84/W×100%,可以知道测得NaHCO3质量分数偏小；正确答案：84(cV2 -cV1)/1000W ；偏小。