Question

7．某活動小組進行碳酸氫鈉的制備實驗．有關反應的化學方程式為：NH₃+CO₂+H₂O=NH₄HCO₃；NH₄HCO₃+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl
（1）一位同學將二氧化碳氣體通入含氨的飽和食鹽水中制備碳酸氫鈉，實驗裝置如下圖所示（圖中夾持、固定用的儀器未畫出）．試回答下列有關問題：

①實驗室制氨氣的化學方程式Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH₃↑+CaCl₂+2H₂O．
②乙裝置中的試劑是飽和碳酸氫鈉溶液，丁裝置中稀硫酸的作用是吸收未反應完的NH₃．
③實驗結束后，分離出NaHCO₃晶體的操作是過濾（填分離操作的名稱），該操作所需要的玻璃儀器有：玻璃棒和漏斗、燒杯．
（2）碳酸氫鈉受熱所得固體12.28g 與足量的石灰水充分反應，所得沉淀經洗滌、干燥．質量為 12.00g，則所得固體中碳酸鈉的質量分數為86.3%．

Answer 1

分析 （1）甲裝置用于制備二氧化碳，二氧化碳中混有氯化氫，則乙為飽和碳酸氫鈉溶液，用于除去氯化氫，二氧化碳和氨水在丙中發生反應NH₃+CO₂+H₂O=NH₄HCO₃；NH₄HCO₃+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl，生成碳酸氫鈉，丁中稀硫酸用于吸收氨氣，防止污染空氣；
（2）碳酸氫鈉分解生成碳酸鈉，碳酸氫鈉、碳酸鈉與石灰水反應生成碳酸鈣，根據碳酸鈣的質量可列方程式確定碳酸鈉的質量和質量分數．

解答 解：（1）①實驗室用氫氧化鈣和氯化銨在加熱條件下反應制備氨氣，反應的化學方程式為Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH₃↑+CaCl₂+2H₂O，
故答案為：Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH₃↑+CaCl₂+2H₂O；
②利用鹽酸制取二氧化碳時，因鹽酸易揮發，所以，二氧化碳中常會含有氯化氫氣體，碳酸氫鈉能與鹽酸反應不與二氧化碳反應，所以通過碳酸氫鈉的溶液是可以除掉二氧化碳氣體中的氯化氫氣體，實驗過程中氨氣可能有剩余，而稀硫酸能與氨氣反應，所以稀硫酸的作用是吸收末反應的NH₃，
故答案為：飽和碳酸氫鈉溶液；吸收未反應完的 NH₃；
③分離出NaHCO₃晶體的操作是分離固體與液體，常采用的實驗操作是過濾操作，常用到的儀器有玻璃棒、燒杯和漏斗，故答案為：過濾； 漏斗、燒杯；
（2）碳酸氫鈉受熱發生的反應為：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，與足量的石灰水充分反應，
NaHCO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O+NaOH；Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH；
反應生成的碳酸鈣物質的量為：$\frac{12g}{100g/mol}$=0.12mol；
設加熱后的固體12.28g中含碳酸鈉物質的量x、碳酸氫鈉物質的量為y，依據題意得到：
①x+y=0.12、②106x+84y=12.28，
根據①②解得：x=0.1mol、y=0.02mol，
則所得固體中碳酸鈉的質量分數為：$\frac{0.1mol×106g/mol}{12.28g}$×100%=86.3%，
故答案為：86.3%．

點評 本題考查性質實驗方案的設計，是一道有關工業制純堿知識的一道綜合實驗題目，為高頻考點，題目難度中等，考查學生分析和解決問題的能力，掌握制堿原理是解題的關鍵．