Question

氟化鈉是一種重要的氟鹽，主要用作農業殺菌劑、殺蟲劑、木材防腐劑和生產含氟牙膏等．實驗室可通過下圖所示的流程以氟硅酸（H₂SiF₆）等物質為原料制取氟化鈉，并得到副產品氯化銨：

有關物質在水中溶解度（g/100gH₂O）如下：

溫度	10℃	20℃	30℃	溶解度：20℃NaF-40℃NH4F-100； 常溫Na2SiF6微溶于水
NH4Cl溶解度	33.3	37.2	41.4

請回答下列問題：
（1）操作Ⅰ需要用到的玻璃儀器有：

 

．
（2）寫出上述流程前兩步中發生反應的化學方程式為：

 

，

 

．
（3）操作Ⅱ洗滌固體的作用是：

 

，操作Ⅲ的具體過程是：

 

．
（4）流程中NH₄HCO₃必須過量，其原因是：

 

．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用,制備實驗方案的設計

專題：實驗設計題

分析：第一步反應的方程式，根據已知反應物和生成物，可推知其余生成物，配平即得反應方程式．第二步反應是將第一步生成的NH₄F轉化為NaF，加入的反應物為NaCl，利用了物質在溶液中溶解度越小則優先析出的特性，所以NaF比NaCl的溶解性小．操作Ⅰ是過濾操作，用到的玻璃儀器包括燒杯、玻璃棒、漏斗；操作Ⅱ是將粗NaF洗滌除去其表面的雜質．操作Ⅲ是將濾液中的溶質進一步提取，故操作是加熱蒸發溶劑，析出大量固體后冷卻；流程中NH₄HCO₃必須過量，是指第一步操作中必須保證H₂SiF₆能全部反應，以防止生成影響制取物質的純度．

解答： 解：（1）操作Ⅰ是過濾操作，用到的玻璃儀器包括燒杯、玻璃棒、漏斗，故答案為：燒杯、玻璃棒、漏斗；
（2）第一步反應的方程式，反應物有H₂SiF₆、和NH₄HCO₃，生成物有H₂SiO₃、CO₂，根據質量守恒還應有NH₄F，則反應的化學方程式為H₂SiF₆+6NH₄HCO₃=6NH₄F+H₂SiO₃↓+6CO₂↑+3H₂O，第二步反應是將第一步生成的NH₄F轉化為NaF，加入的反應物為NaCl，利用了物質在溶液中溶解度越小則優先析出的特性，所以NaF比NaCl的溶解性小，反應的化學方程式為NH₄F+NaCl=NH₄Cl+NaF↓，
故答案為：H₂SiF₆+6NH₄HCO₃=6NH₄F+H₂SiO₃↓+6CO₂↑+3H₂O；NH₄F+NaCl=NH₄Cl+NaF↓；
（3）操作Ⅱ是將粗NaF洗滌除去其表面的雜質，以得到純凈的NaF，操作Ⅲ是將濾液中的溶質進一步提取，故操作是加熱蒸發溶劑，析出大量固體后冷卻，
故答案為：除去NaF、NH₄Cl 表面的雜質；蒸發濃縮溶液，析出多量固體后冷卻；
（4））流程中NH₄HCO₃必須過量，是指第一步操作中必須保證H₂SiF₆能全部反應，以防止生成Na₂SiF₆沉淀，影響制取物質的純度，
故答案為：保證H₂SiF₆能全部反應；防止在加入NaCl后H₂SiF₆與NaCl反應生成Na₂SiF₆沉淀混入NaF中影響NaF純度；

點評：本題考查較為綜合，主要考查了化學與工業生產的相關知識，題目難度中等，注意把握制備流程的反應原理，根據題中信息解答，本題易錯點為相關化學方程式的書寫，注意從質量守恒的角度思考．