Question

我國化工專家侯德榜的“侯氏制堿法”為世界制堿工業作出了突出貢獻。他利用NaHCO₃、NaCl、NH₄Cl等物質溶解度的差異，以食鹽、NH₃和CO₂為原料制得NaHCO₃，進而生產出純堿。相關的化學反應有：①NH₃＋CO₂＋H₂O===NH₄HCO₃；②NH₄HCO₃＋NaCl===NaHCO₃↓＋NH₄Cl；③2NaHCO₃Na₂CO₃＋CO₂↑＋H₂O↑。某研究性學習小組的同學模擬“侯氏制堿法”，提出下列三種制備NaHCO₃的實驗方案。

方案1：分別將CO₂和NH₃通入到飽和食鹽水中；

方案2：將CO₂通入到含NH₃的飽和食鹽水中；

方案3：將NH₃通入到含CO₂的飽和食鹽水中。

(1)經過討論，大家一致認為方案2較合理，請說明方案3的不足之處

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(2)根據方案2，某同學設計了如下實驗步驟和裝置圖：

步驟1：配制含氨的飽和食鹽水。在100 mL錐形瓶中加入20 mL氨水(體積比1∶1)，再加入8 g食鹽，塞緊橡皮塞，振蕩幾分鐘，過濾除去不溶物，得到含氨的飽和食鹽水。

步驟2：制備NaHCO₃。按圖組裝實驗裝置，先檢查裝置的氣密性，再向各儀器中加入相應的試劑制備NaHCO₃。實驗過程中，需要控制溫度在30～35 ℃(大于35 ℃時NH₄HCO₃會分解)和CO₂的通入速度(以出現能數得清的連續氣泡為宜)。反應結束后，把錐形瓶浸入冷水中，使較多的晶體析出，過濾、洗滌。

請回答下列問題：

①為控制反應溫度在30～35 ℃，應采用的操作方法是________________________。

②裝置B中的試劑是__________________，它的作用是__________________________。

③檢驗步驟2中所得晶體是NaHCO₃而不是NaCl的實驗方法和現象是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

④設計一個簡單的實驗方案證明Na₂CO₃溶液呈堿性是由CO₃^2-引起的

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Answer 1

【答案】

(1)CO₂在水(或飽和食鹽水)中溶解度小，不利于NaHCO₃的生成

(2)①水浴控溫

②飽和NaHCO₃溶液　除去CO₂氣體中的HCl氣體

③取少量晶體于試管中，向其中加入適量鹽酸，反應劇烈冒出大量氣泡，最后剩余物全部溶解，說明得到的晶體為NaHCO₃(如果加入鹽酸后晶體全部溶解而無氣泡產生，則得到的晶體可能是食鹽)

④先向少量Na₂CO₃溶液中滴入酚酞溶液，溶液顯紅色；再向該溶液中滴入過量CaCl₂溶液，產生白色沉淀，且溶液的紅色退去

【解析】

試題分析：本題的命題意圖是考查分析實驗方案的能力。知識依托是“侯氏制堿法”的反應原理(已提示)。其實驗過程大致為：先用石灰石和稀鹽酸制取CO₂(A裝置)，然后用飽和NaHCO₃溶液除去CO₂氣體中混有的HCl氣體(B裝置)，再將純凈的CO₂氣體通入溶有氨的飽和食鹽水中，即得NaHCO₃(C裝置)。用加稀鹽酸或加稀H₂SO₄的方法可以區分NaHCO₃和NaCl，前者遇酸逸出氣體，而后者不能。向少量Na₂CO₃溶液中滴入酚酞溶液，溶液顯紅色，可說明溶液呈堿性，再向該溶液中滴入過量CaCl₂溶液，使CO₃^2-被Ca^2＋完全沉淀掉，溶液的紅色退去，可說明Na₂CO₃溶液的堿性是由CO₃^2-引起的。

考點：考查碳酸鈉制備原理的有關判斷以及化學實驗基本操作

點評：該題是高考中的常見考點和題型，屬于中等難度試題的考查，試題綜合性強，在注重對學生基礎知識鞏固和訓練的同時，側重對學生能力的培養和解題方法的指導與訓練，旨在考查學生靈活運用基礎知識解決實際問題的能力，有利于培養學生的邏輯推理能力和規范嚴謹的實驗設計能力。該題的關鍵是明確侯氏制堿法的原理，然后結合題意靈活運用即可。該類試題主要是常見儀器的選用、實驗基本操作為中心，通過是什么、為什么和怎樣做重點考查實驗基本操作的規范性和準確性及靈活運用知識解決實際問題的能力