Question

纯碱、烧碱等是重要的化工原料．

（1）利用如图1所示装置可间接证明二氧化碳与烧碱溶液发生了反应．将A与B连接，打开止水夹，将胶头滴管中的液体挤入烧瓶，此时的实验现象是

 

．若其它操作不变，将A与C连接，可观察到的现象是

 

．
（2）向100mL 2mol/L的NaOH 溶液中通入一定量CO₂，结晶，得到9.3g白色固体，该白色固体的组成是

 

（写化学式）．
设计实验确认该白色固体中存在的阴离子，试完成下列方案．

实验操作	实验现象		结论
①取少量白色固体于试管中，加足量水溶解，再加足量BaCl2溶液
②过滤，取2mL滤液于试管中
③

（3）现代工业常以氯化钠为原料制备纯碱，部分工艺流程如图2：
已知NaHCO₃在低温下溶解度较小．反应I为：NaCl+CO₂+NH₃+H₂O

低温  .

NaHCO₃↓+NH₄Cl，处理母液的两种方法如下：
①向母液中加入石灰乳，可将其中

 

循环利用．
②向母液中通入NH₃，加入细小的食盐颗粒并降温，可得到NH₄Cl晶体．试写出通入NH₃后，溶解度较小的酸式碳酸盐转变为溶解度较大的碳酸盐的离子方程式：

 

．

Answer 1

考点：探究碳酸钠与碳酸氢钠的性质,氯碱工业

专题：实验设计题,元素及其化合物

分析：（1）CO₂与NaOH反应生成Na₂CO₃，烧瓶内压强减小分析判断出现的现象；
（2）先根据钠原子守恒，通过极值法确定白色固体的组成；根据题中所给试剂，要首先利用中性溶液BaCl₂检验出碳酸钠，并将碳酸根离子全部沉淀，再通过检验溶于的pH来确定是否含有NaOH；
（1）①根据流程可知，母液中含有氯化铵，加入石灰乳后可以生成氨气；
②根据氨水电离成铵根和氢氧根离子，增大铵根的浓度有利于氯化铵的析出来分析，溶液碱性增强，使碳酸氢钠转换为溶解度较大的碳酸钠．

解答： 解：（1）将A与B连接，打开止水夹，将胶头滴管中的液体挤入烧瓶，二氧化碳与烧碱溶液发生了反应，引起压强减小，导致水沿导管由广口瓶进入烧瓶，反应的离子方程式为2OH^-+CO₂=CO₃^2-+H₂O（或OH^-+CO₂=HCO₃^-），若其它操作不变，若将A与C连接，外界气体进入进入集气瓶，可观察到的现象是广口瓶中的长导管口有气泡产生，
故答案为：水沿导管由广口瓶进入烧瓶（或：水倒吸进入烧瓶）；广口瓶中的长导管口有气泡产生；
（2）100mL 2mol/L的NaOH溶液中通入一定量CO₂，结晶，得到9.3g白色固体，氢氧化钠的物质的量为：2mol/L×0.1L=0.2mol，如果生成全部为碳酸钠，则碳酸钠的质量为：106g/mol×0.2mol×

1

2

=10.6g，若全部为碳酸氢钠，则碳酸氢钠的质量为：84g/mol×0.2mol=16.8g，说明氢氧化钠过量，白色固体为NaOH和碳酸氢钠的混合物；可以用氯化钡（或氯化钙）溶液检验碳酸钠的存在，用无色酚酞检验氢氧化钠的存在，方法为：①取少量白色固体于试管中，加足量水溶解，再加足量BaCl₂溶液，产生白色沉淀，说明溶液中含有碳酸根离子；②过滤，取2mL滤液于试管中，③滴加酚酞，溶液变红，则说明溶液中含有OH^-，
故答案为：NaOH和Na₂CO₃；

实验操作	实验现象	结论
①-- ③滴加酚酞	产生白色沉淀 溶液变红	有CO32-   有OH-

；
（3）①根据题中反应流程可知，过滤后得到的母液中含有氯化铵，母液中加入石灰乳后，反应生成氨气，氨气可以在反应流程中循环利用，故答案为：NH₃；
②氨气溶于水后生成氨水，氨水电离成铵根和氢氧根离子，增加NH₄⁺的浓度，有利于沉淀平衡向生成NH₄Cl的方向进行，溶液碱性增强，并将NaHCO₃转化为Na₂CO₃而不析出，可以提高氯化铵的纯度，反应的离子方程式为HCO₃^-+NH₃=NH₄⁺+CO₃^2-，故答案为：HCO₃^-+NH₃=NH₄⁺+CO₃^2-．

点评：本题考查了碳酸钠、碳酸氢钠的性质、氯碱工业、物质的检验等知识，题目难度中等，试题涉及的内容较多，注意掌握碳酸钠、碳酸氢钠的性质及检验方法，明确氯碱工业原理及常见物质的检验、提纯方法．