Question

某化学兴趣小组在实脸室模拟侯德榜制碱法制备纯碱。主要步骤如下:

第一步：配制饱和NaCl溶液，倒入烧杯中加热；

第一步：控制温度在30-35 ℃。边搅拌边分批加入研细的NH₄HCO₃固体，加料完毕后，继续保温30分钟；

第三步：静置、过滤得NaHCO₃晶体．用少量蒸馏水洗涤除去杂质，然后抽干；

第四步：将第二步所得固体转入蒸发皿中，灼烧2小时，制得纯碱固体，

已知：温度高于35℃时，NH₄HCO₃会分解。有关盐的溶解度(g/100g水)如下表：

盐	0℃	10℃	20℃	30℃	40℃	50℃	60℃	100℃
NaCl	35.7	35.8	36.0	36.3	36.6	37.0	37.3	39.8
NH4HCO3	11.9	15.8	21.0	27.0	——	——	——	——
NaHCO3	6.9	8.1	9.6	11.l	12.7	14.5	16.4	——
NH4Cl	29.4	33.3	37.2	41.4	45.8	50.4	55.3	77.3

回答下列问题：

(1)反应温度控制在30-35℃范围内，应采取的加热方法为            ，反应温度不能高于35℃的理由是             ．

(2)第三步静置后析出NaHCO₃晶体的原因是         ；用蒸馏水洗涤NaHCO₃晶体的目的是除去杂质粒子        (用离子符号表示)。

(3)若向过滤所得母液中加入       (填写试剂名称)，并作进一步处理，使NaCl溶液循环使用，同时可回收NH₄Cl。

(4)纯碱产品不纯，含有NaHCO₃、NaCl等杂质。测定纯碱中NaHCO₃含量的方法是：准确称取纯碱样品Wg，放入锥形瓶中加蒸馏水溶解，加l-2滴酚酞指示剂，用物质的量浓度为cmol/L的盐酸滴定至溶液由红色到无色(指示CO₃^2-+H^＋=HCO₃^-反应的终点), 所用盐酸体积为V₁mL，再加1-2滴甲基橙指示剂，继续用盐酸滴定至溶液由黄变橙，所用盐酸总体积为V₂mL。

① 实验室配制一定体积cmol/L盐酸需用的仪器除了容量瓶、烧杯、量筒外还需             ；在容量瓶的使用方法中，下列操作正确的是        (填写标号)

a．使用容量瓶前检验它是否漏水

b．容量瓶用蒸馏水洗净后，再用待配溶液润洗

c．配制溶液时，如果试样是固体，把称好的试样用纸条小心倒入容量瓶中．然后加蒸馏水定容

d．用容量瓶把溶液配制完成以后．直接贴上标签，放置备用

e．定容后盖好瓶塞，用食指顶住瓶塞，用另一只手指托住瓶底，把容量瓶倒转和摇动几次

② 写出纯碱样品中NaHCO₃质量分数的计算式：NaHCO₃ (%)=         。

Answer

(1)水浴加热；高于35℃时NH4HCO3会分解；

(2)NaHCO3的溶解度最小；Cl-、NH4+；

(3)稀盐酸；

(4)①胶头滴管；玻璃棒；ae；②×100%

【解析】

试题分析：(1)碳酸氢铵10～20℃时，不易分解，30℃时开始大量分解．若温度过低，则反应速率较慢．故反应温度控制在30-35℃之间为宜，水浴加热是把要加热的物质放在水中，通过给水加热达到给物质加热的效果．一般都是把要反应的物质放在试管中，再把试管放在装有水的烧杯中，再在烧杯中插一根温度计，可以控制反应温度．水浴加热的优点是避免了直接加热造成的过度剧烈与温度的不可控性，可以平稳地加热，许多反应需要严格的温度控制，就需要水浴加热．水浴加热的缺点是加热温度最高只能达到100度，故答案为：水浴加热；高于35℃时NH4HCO3会分解；

(2)碳酸氢铵0℃时溶解度为11.9g；20℃时为21g；30℃时为27g；碳酸氢钠0℃溶解度为6.9 g，10℃为8.1g，20℃为9.6 g，30℃为11.1g，35℃为11.9 g，40℃为12.7 g，50℃为14.5 g，60℃为16.4g,30℃时碳酸氢钠的溶解度更小，故碳酸氢钠先析出；用蒸馏水洗涤NaHCO3晶体的目的是除去杂质粒子Cl-、NH4+；故答案为：NaHCO3的溶解度最小；Cl-、NH4+；

(3)过滤除去析出的碳酸氢钠，溶液中还有部分碳酸氢钠未析出，还有溶解在溶液中的NaCl、NH4Cl、NH4HCO3，所得的母液主要成分为NaHCO3、NaCl、NH4Cl、NH4HCO3，因此向过滤所得母液中加入适量盐酸，可以得到氯化钠和氯化铵溶液，使NaCl溶液循环使用，同时可回收NH4Cl，故答案为：稀盐酸；

(4)① 实验室配制一定体积cmol/L盐酸需用的仪器除了容量瓶、烧杯、量筒外还需胶头滴管；玻璃棒；容量瓶是用于精确配制一定体积和一定物质的量浓度的溶液。①不做反应器，不加热，瓶塞不互换②用前检漏，不贮存试剂 ③不直接溶解④使用时选合适的规格。a．使用容量瓶前检验它是否漏水，正确；b．容量瓶用蒸馏水洗净后不能用待配溶液润洗，错误；c．配制溶液时，如果试样是固体，容量瓶不能作为溶解的仪器，应该在小烧杯中溶解，错误；d．用容量瓶把溶液配制完成以后，需要倒入指定容器中贴上标签，放置备用，错误；e．定容后盖好瓶塞，用食指顶住瓶塞，用另一只手指托住瓶底，把容量瓶倒转和摇动几次，正确；故答案为：胶头滴管；玻璃棒；ae；

②加酚酞指示剂，变色范围为8-10，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CO32-+H+=HCO3-反应的终点，所用HCl溶液体积为V1mL；再加甲基橙指示剂，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．上述的两个离子方程式为①CO32-+H+=HCO3-②HCO3-+H+=CO2+H2O，故样品中含有的碳酸氢钠反应消耗盐酸体积为(V2-V1 )mL，消耗盐酸的物质的量为c(V2-V1 )÷1000 mol，故碳酸氢钠的物质的量为c(V2-V1)÷1000 mol，碳酸氢钠的质量为c(V2-V1 )M÷1000 g，碳酸氢钠的质量分数为×100%=×100%，故答案为：×100%。

考点：考查了侯氏制碱法、化学计算的相关知识。