Question

13．某校研究性学习小组在实验室中模拟侯氏制碱法制取少量纯碱（见下图），并测定纯碱的纯度．回答下列问题：

Ⅰ．纯碱的制备
（1）若上述两个气体发生装置相同，制取二氧化碳的试剂为大理石和稀盐酸，制取氨气宜选择的试剂为氯化铵固体和熟石灰固体．氨气和二氧化碳在通入饱和食盐水时的顺序是（填序号）b．
a．同时通入     b．先通氨气至饱和再通二氧化碳   c．先通二氧化碳至饱和再通氨气
（2）他们采用粗盐配制饱和食盐水．粗盐中含有Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等杂质离子，除去这些杂质离子需要下列试剂：①Na₂CO₃溶液 ②NaOH溶液 ③BaCl₂溶液 ④盐酸．加入这些试剂的顺序可以是（填序号）b．
a．①③②④b．③①④②c．②③①④d．③②①④
（3）操作1的名称叫过滤．为洗去碳酸氢钠晶体表面的残留母液，他们用酒精代替水洗，其优点是减少NaHCO₃的溶解，便于晶体的干燥．
Ⅱ．纯碱纯度的测定（注：只考虑其中因焙烧不充分而含有的碳酸氢钠，忽略其他杂质）
（1）该小组同学设计了如下方案，其中不可行的是（填序号）B．
A．准确称量mg样品，加热至恒重，称量得ng固体．
B．准确称量mg样品，与足量稀硫酸反应，将产生的气体用碱石灰吸收，碱石灰增重ng．
C．准确称量mg样品，与足量氢氧化钡溶液反应，过滤、洗涤、干燥，称量得ng固体．
（2）若方案A可行，加热过程中所需仪器除了酒精灯、三角架、坩埚、坩埚钳外，还需玻璃棒、泥三角．
（3）若方案B正确，涉及反应的离子方程式为CO₃^2-+2H⁺=CO₂↑+H₂O、HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O．
（4）若方案C可行，判断沉淀是否洗净的方法是取最后一次洗涤液少许，加入少量MgCl₂（aq）（或Na₂SO₄溶液），若不产生白色沉淀，则洗净．

Answer 1

分析 I．（1）制取氨气宜选择的试剂为氯化铵固体和熟石灰固体，两种气体的通入顺序为先通氨气至饱和再通二氧化碳；
（2）SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺离子分别转化为硫酸钡、碳酸钙、氢氧化镁沉淀而除去，以及根据不能产生新杂质的要求排序，前面加入的过量溶液应用后加入的溶液除去，最后加入适量的盐酸溶液；
（3）分别不溶的固体物质，用过滤的方法；碳酸氢钠在酒精中的溶解度小，酒精易挥发，便于晶体的干燥；
Ⅱ．（1）A．准确称量mg样品，加热至恒重，称量得ng固体，通过差量求出碳酸氢钠的质量，可以求纯碱纯度；
B．准确称量mg样品，与足量稀硫酸反应，将产生的气体用碱石灰吸收，碱石灰增重ng，增重是二氧化碳和水的质量，而无法求二氧化碳的量；
C．准确称量mg样品，只有碳酸钠与氢氧化钡溶液反应，所以可以通过ng固体，求纯碱纯度；
（2）确称量mg样品，加热至恒重，称量得ng固体过程中用的酒精灯、三角架、坩埚、坩埚钳，玻璃棒和泥三角；
（3）碳酸钠与碳酸氢钠都与稀硫酸反应，反应的离子方程式分别为：CO₃^2-+2H⁺=CO₂↑+H₂O，HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O；
（4）可以取最后一次洗涤液，检验是否含有氢氧根离子和钡离子，而氢氧根离子可以用可溶的镁盐，硫酸根离子检验钡离子．

解答 解：I．（1）制取氨气宜选择的试剂为氯化铵固体和熟石灰固体，两种气体的通入顺序为先通氨气至饱和再通二氧化碳，
故答案为：氯化铵固体和熟石灰固体；b；          
（2）SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺等分别与BaCl₂溶液、Na₂CO₃溶液、NaOH溶液反应生成沉淀，可再通过过滤除去，Na₂CO₃溶液能除去过量的BaCl₂溶液，盐酸能除去过量的Na₂CO₃溶液和NaOH溶液，所以应先加③BaCl₂溶液再加①Na₂CO₃溶液，最后加入④盐酸，氢氧化钠溶液加在过滤之前即可，所以正确顺序为③①④②，故选b；
（3）操作1的名称叫过滤；碳酸氢钠在酒精中的溶解度小，而且酒精易挥发，便于晶体的干燥；故答案为：过滤； 减少NaHCO₃的溶解，便于晶体的干燥；
Ⅱ．（1）A．准确称量mg样品，加热至恒重，称量得ng固体，通过差量求出碳酸氢钠的质量，可以求纯碱纯度；
B．准确称量mg样品，与足量稀硫酸反应，将产生的气体用碱石灰吸收，碱石灰增重ng，增重是二氧化碳和水的质量，而无法求二氧化玻璃棒、泥三角碳的量，所以无法求纯碱纯度；
C．准确称量mg样品，只有碳酸钠与氢氧化钡溶液反应，所以可以通过ng固体，求纯碱纯度；
故选B；
（2）确称量mg样品，加热至恒重，称量得ng固体过程中用的酒精灯、三角架、坩埚、坩埚钳，玻璃棒和泥三角，故答案为：玻璃棒、泥三角；
（3）碳酸钠与碳酸氢钠都与稀硫酸反应，反应的离子方程式分别为：CO₃^2-+2H⁺=CO₂↑+H₂O，HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O，故答案为：CO₃^2-+2H⁺=CO₂↑+H₂O、HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O；
（4）可以取最后一次洗涤液，检验是否含有氢氧根离子和钡离子，操作为取最后一次洗涤液少许，加入少量MgCl₂（aq）（或Na₂SO₄溶液），若不产生白色沉淀，则洗净，故答案为：取最后一次洗涤液少许，加入少量MgCl₂（aq）（或Na₂SO₄溶液），若不产生白色沉淀，则洗净．

点评 本题以工业生产纯碱的工艺流程为背景，考查了物质的提纯、化学实验基本操作、实验结果的处理等知识，难度中等．