Question

某课外活动小组模拟工业制备纯碱，方案如下：

（一）实验原理：NaCl+H₂O+NH₃+CO₂═NaHCO₃↓+NH₄Cl

向饱和食盐水中通入足量氨气至饱和，然后通入二氧化碳，析出溶解度较小的碳酸氢钠．

（二）实验装置：所需实验药品和装置如图所示：

（三）实验步骤

（1）搭好装置，然后应该进行的操作是__________。

（2）中间的烧瓶中加入20mL饱和食盐水，并将其浸入冰水中；D中加入足量氢氧化钠固体，E中加入足量浓氨水；B中加入足量碳酸钙粉末，A中加入足量稀硫酸于（可分多次加入）．仪器A的名称是__________，选择用稀硫酸而不用稀盐酸的好处是__________。

（3）先打开__________（填K₁或K₂），将装置A或E中的试剂慢慢加入圆底烧瓶，烧瓶中产生气体的原理是__________，大约20分钟左右时，观察到饱和食盐水上方有__________大量的白雾

现象时，再打开__________（填K₁或K₂），将装置A或E中的试剂慢慢加入圆底烧瓶，大约5分钟即有浑浊出现，约15分钟出现大量白色固体．

（四）纯碱制备：

（4）上述实验结束后，欲得到纯碱，将固体过滤、洗涤后，还需进行的操作是__________（不加任何其它试剂，装置任选），反应的化学方程式为__________；若将上述操作产生的气体全部通过浓硫酸，再通过足量的过氧化钠，过氧化钠增重0.28g，则制得的纯碱质量为__________g。

Answer

（1）检验装置的气密性；（2）分液漏斗；盐酸易挥发，CO2中混入HCl；

（3）K2；氢氧化钠遇水放热，同时电离出大量OH-离子，使NH3+H2ONH3•H2ONH4++OH-平衡逆向移动，产生氨气；大量的白雾；K1；

（4）加热（或灼烧）；2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑；10.6

【解析】

试题分析：（1）模拟工业制备纯碱：NaCl+H2O+NH3+CO2═NaHCO3↓+NH4Cl，图中装置A、B制取二氧化碳，装置D、E制取氨气，中间的烧瓶两种气体和氯化钠反应都需要不漏气，所以仪器按上图组装好后，首先应该进行的操作是检验装置气密性，故答案为：检验装置的气密性；

（2）根据仪器特点可知A为分液漏斗，二氧化碳为制备纯碱的原料气体，氯化氢能和碳酸钠、碳酸氢钠反应，氯化氢易挥发，用盐酸和碳酸钙制取的二氧化碳中混有氯化氢，影响后续反应，所以用难挥发的硫酸分多次和碳酸钙粉末反应制取二氧化碳，故答案为：分液漏斗；盐酸易挥发，CO2中混入HCl；

（3）因氨气溶解度大，先通入氨气使溶液呈碱性，增大二氧化碳的吸收量，增大碳酸氢根离子的浓度，所以实验过程中先通入氨气，先打开K2，将装置E中的试剂慢慢加入圆底烧瓶，烧瓶中氢氧化钠遇水放热，同时电离出大量OH-离子，使NH3+H2O⇌NH3•H2O⇌NH4++OH-平衡逆向移动，产生氨气，大约20分钟左右时，观察到饱和食盐水上方有大量的白雾时，氨气在氯化钠溶液中已经饱和，所以再打开K1，制取二氧化碳通入二氧化碳反应，故答案为：K2；氢氧化钠遇水放热，同时电离出大量OH-离子，使NH3+H2O⇌NH3•H2O⇌NH4++OH-平衡逆向移动，产生氨气；大量的白雾；K1；

（4）碳酸氢钠受热发生的反应为：2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O，浓硫酸具有吸水性，所以浓硫酸增重的质量就是水的质量，再通过足量的过氧化钠，2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2，反应本质为：CO+Na2O2=2Na2CO3，固体增重为CO的质量，故过氧化钠增加的质量为2.8g为CO的质量，n（CO）==0.1mol，根据碳原子守恒：n（CO）=n（CO2）=0.1mol，2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O，n（Na2CO3）=n（CO2）=0.1mol，则制得的纯碱质量为：m（Na2CO3）=nM=0.1mol×106g/mol=10.6g，故答案为：加热（或灼烧）；2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑；10.6

【考点定位】考查制备实验方案的设计

【名师点晴】本题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。本题中装置A、B制取二氧化碳，装置D、E制取氨气，氨气极易溶于水，二氧化碳在水中的溶解度较小，先通入氨气，氨气与水形成呈碱性的氨水可与二氧化碳与水生成的碳酸发生反应，更有利于二氧化碳气体的吸收；向中间的烧瓶饱和食盐水中通入足量氨气至饱和，然后通入二氧化碳，析出溶解度较小的碳酸氢钠，碳酸氢钠受热分解制得碳酸钠。