Question

碳酸钠俗称纯碱，其用途很广．实验室中，用碳酸氢铵和饱和食盐水可制得纯碱．各物质在不同温度下的溶解度见表．

温度℃ 溶解度 溶质　 g/100g水	10	20	30	40	50	60	70
NaCl	35.8	36.0	36.3	36.6	37.0	37.3	37.8
NH4HCO3	15.8	21.0	27.0
NaHCO3	8.2	9.6	11.1	12.7	14.4	16.4
NH4Cl	33.3	37.2	41.4	45.8	50.4	55.2	60.2

实验步骤
Ⅰ、化盐与精制：①粗盐（含Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-）溶解；②加入足量NaOH和Na₂CO₃溶液，煮沸；③过滤；④加入盐酸调pH至7．
Ⅱ、转化：①将精制后的食盐溶液温度控制在30～35℃之间；在不断搅拌下，加入研细的碳酸氢铵；保温，搅拌半小时；②静置，______、______；③得到NaHCO₃晶体．
Ⅲ、制纯碱：将得的NaHCO₃放入蒸发皿中，在酒精灯上灼烧，冷却到室温，即得到纯碱．
（1）“化盐与精制”可除去的粗盐中的杂质离子是______．
（2）“转化”的离子方程式是______．
（3）“转化”过程中，温度控制在30～35℃之间的加热方式是______；为什么温度控制在30～35℃之间？______．
（4）a，b处的操作分别是______、______．
（5）实验室制得的纯碱含少量NaCl还可能含少量NaHCO₃，为测定纯碱的纯度，用电子天平准确称取样品G克，将其放入锥形瓶中用适量蒸馏水溶解，滴加2滴酚酞，用c mol/L的标准盐酸滴定至溶液由浅红色变成无色且半分钟不变，滴定过程中无气体产生，所用盐酸的体积为V₁ mL．此时发生的反应为：CO₃^2-+H⁺→HCO₃^-
①样品中碳酸钠质量百分含量的表达式是______．
②向锥形瓶溶液中继续滴加2滴甲基橙，用同浓度的盐酸继续滴定至终点，所用盐酸的体积为V₂mL．滴定终点时溶液颜色的变化是______；根据实验数据，如何判断样品含有NaHCO₃______．

Answer 1

解：Ⅲ、（1）足量NaOH可以除去Mg²⁺；Na₂CO₃溶液可以除去Ca²⁺，故答案为：Ca²⁺、Mg²⁺；
（2）NH₄HCO₃与NaCl反应：NH₄HCO₃与+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl，离子方程式Na⁺+HCO₃^-=NaHCO₃↓，故答案为：Na⁺+HCO₃^-=NaHCO₃↓；
（3）根据水浴加热温度易控制且受热均匀；温度过高造成NH₄HCO₃分解，温度过低NH₄HCO₃的溶解度小；故答案为：水浴加热；温度过高造成NH₄HCO₃分解，温度过低NH₄HCO₃的溶解度小；
（4）NH₄HCO₃与氯化钠两者发生反应生成碳酸氢钠，便有晶体析出，然后过滤、洗涤可得NaHCO₃晶体，故答案为：过滤；洗涤；
（5）①酚酞指示剂，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，指示CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-反应的终点，所用HCl溶液体积为V₁mL，碳酸氢钠的质量为c×V₁×10^-3×M（Na₂CO₃）g，碳酸钠的质量分数为×100%，故答案为：×100%；
②用甲基橙指示剂，继续用HCl溶液滴定至溶液由黄变橙，指示HCO₃^-+H⁺=CO₂+H₂O反应的终点，所用HCl溶液体积为V₂ mL，若V₂=V₁，只有Na₂CO₃；若V₂＞V₁，则含有NaHCO₃，故答案为：黄色变为橙色且半分钟不变；V₂＞V₁则含有NaHCO₃．
分析：Ⅲ、（1）足量NaOH可以除去Mg²⁺；Na₂CO₃溶液可以除去Ca²⁺，最后加入盐酸可以除去过量的碳酸钠和氢氧化钠；
（2）NH₄HCO₃与NaCl反应：NH₄HCO₃与+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl来解答；
（3）根据水浴加热温度易控制且受热均匀；温度过高造成NH₄HCO₃分解，温度过低NH₄HCO₃的溶解度小；
（4）根据NH₄HCO₃的溶解度大于NaHCO₃，NH₄HCO₃与氯化钠两者发生反应生成碳酸氢钠，便有晶体析出，然后过滤、洗涤、干燥可得NaHCO₃晶体；
（5）①加酚酞指示剂，指示CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-应的终点，以此来计算碳酸氢钠的质量分数；
②用甲基橙指示剂，继续用HCl溶液滴定至溶液由黄变橙，指示HCO₃^-+H⁺=CO₂+H₂O反应的终点，所用HCl溶液体积为V₂ mL．根据V₂ 和V₁的大小来判断．
点评：本题主要考查侯氏制碱法的原理和过程，同使也考查了双指示剂法，难度稍大．