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(提示B分液漏斗中为浓氨水，滴入烧瓶可产生氨气)：

(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________________(填化学式)。

(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)在第四步中分离NH₄Cl晶体的操作是____________________(填操作名称)；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中含有Na^＋，简要写出操作和现象____________________________________。

Answer

f e d c CaCO3 NaHCO3 B 防倒吸 H2O＋CO2＋NH3＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl 过滤 用一根洁净的铂金丝蘸取少量固体进行焰色反应，若火焰呈黄色，则含有Na＋

【解析】

（1）根据装置A制取CO2，装置B制取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，据此分析连接仪器装置；

（2）根据A装置是制备二氧化碳气体，二氧化碳气体中含有氯化氢气体分析解答；

（3）氨气易溶于水，二氧化碳在水中的溶解度较小，据此判断；

（4）根据氨气极易溶于水判断C中用球形干燥管的原因；C中广口瓶内产生固体NaHCO3，依据侯氏制碱法原理书写方程式；

（5）分离氯化铵沉淀通常用过滤操作，检验钠离子一般用焰色反应分析解答。

（1）根据题干信息可知装置A产生CO2，装置B产生NH3，由于生成的二氧化碳中含有氯化氢会干扰实验，所以装置D除去二氧化碳中的HCl，氨气极易溶于水，氨气通入C中应防止倒吸，则b接c，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，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，所以应该用饱和碳酸氢钠溶液除去；

（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，实验时饱和食盐水中先通入氨气，再通入二氧化碳气体，因此实验操作过程中，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H2O＋CO2＋NH3＋NaCl＝NaHCO3↓＋NH4Cl；

（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。证明所得固体的成分中含有Na＋的实验操作和现象为：用一根洁净的铂金丝蘸取少量固体进行焰色反应，若火焰呈黄色，则含有Na＋。