Question

我国化工专家侯德榜的“侯氏制碱法”曾为世界制碱工业做出了突出贡献。他利用NaHCO₃、NaCl、NH₄Cl等物质溶解度的差异，以食盐、氨气、二氧化碳等为原料先制得NaHCO₃，进而生产出纯碱。下面是在实验室中模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO₃的实验步骤：

第一步：连接好装置，检验气密性，在仪器内装入药品。

第二步：先让一装置发生反应，直到产生的气体不能再在C中溶解时，再通入另一装置中产生的气体，片刻后，C中出现固体。继续向C中通入两种气体，直到不再有固体产生。

第三步：过滤C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粉末，有NH₄Cl晶体析出。

请回答下列问题：

(1)装置的连接顺序是：（a）接（____）（____）接（____）（b）接（_____）

(2)A中常选用的固体反应物为___________；D中应选用的液体为__________；B中发生反应的化学方程式为____________________________________。

(3)第二步骤中必须先让________装置先发生反应。

(4)C中用球形干燥管而不用直导管，其作用是__________________________，C中广口瓶内产生固体的总化学方程式为____________________________。

(5)第四步中分离出NH₄Cl晶体的操作是_____________；其所得的NH₄Cl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证明所得固体的成分大部分是NH₄Cl。简要写出操作和现象_______________________。

Answer

f e d c 块状石灰石 饱和NaHCO3溶液 B 防倒吸 过滤 取少量固体放入试管中，加热后试管底部的固体大部分消失，而在试管上部又有较多的固体凝结

【解析】（1）足量的CO2与NaOH反应生成NaHCO3，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中应防止倒吸，则b接c，故a接f、e接d；（2）A装置是制备二氧化碳气体的反应，所以固体为CaCO3用块状石灰石，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或饱和氯化钠溶液除去，B是制取氨气装置，氧化钙和氨水反应生成氢氧化钙和氨气，反应为CaO+NH3•H2O＝Ca（OH）2+NH3↑；（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，实验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B装置先发生反应；（4）氨气极易溶于水，用直导管向饱和氯化钠溶液中通入氨气，容易发生倒吸，C中用球形干燥管球形部分液面上升慢起缓冲作用，可以防止倒吸；侯氏制碱法，也称为联合制碱法，化学反应原理是用氨气和二氧化碳与氯化钠饱和溶液反应生成碳酸氢钠，然后加热碳酸氢钠制取碳酸钠，所以C中广口瓶内产生固体的总化学方程式为NH3+H2O+CO2+NaCl＝NH4Cl+NaHCO3↓；（5）第四步：向滤液中加入适量的NaCl粉末，有NH4Cl晶体析出，分离固体和液体用过滤的方法，步骤④中所得的氯化铵晶体中常含有少量的氯化钠和碳酸氢钠（约占5%～8%），设计简单的实验证明所得固体的成分大部分是氯化铵，是利用氯化铵的分解产物为气体，温度降低氨气和氯化氢气体会重新生成固体氯化氨，方法为：取少量样品于试管中，用酒精灯加热，看到试管上端有白烟生成（或试管口有白色晶体），最后剩余极少量的固体，从而证明所得固体的成分大部分是氯化铵。

点睛：本题考查了实验制备碳酸氢钠的过程分析和装置作用判断，掌握候氏制碱的反应原理和反应特征是解题关键，熟练掌握工业制备流程和注意问题，能顺利解决问题，侧重于考查学生的实验探究能力，气体的通入顺序判断是解答的易错点。