Question

12．圖1是在實驗室中模擬“氨堿法”制取NaHCO₃的部分裝置．

完成下列填空：
（1）仔細觀察兩只通氣導管在瓶內(nèi)所處的位置，由此推斷：氣體a為氨氣，氣體b為二氧化碳；兩者的通入次序為先通a再通b．為防止尾氣污染，c中可放入蘸稀硫酸溶液的脫脂棉．
（2）氣體a與b均可用圖2裝置進行制備．當錐形瓶中固定為生石灰時，分液漏斗中應盛放濃氨水．
用該裝置制備另一種氣體的方法是（用離子方程式表示）：CaCO₃+2H⁺→Ca²⁺+CO₂↑+H₂O．
（3）反應過程中可以看到裝置飽和食鹽水中有晶體逐漸析出，寫出相關反應的化學方程式：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O→NaHCO₃↓+NH₄Cl．
（4）反應過程中采用水浴加熱，其優(yōu)勢是加熱平穩(wěn)，便于控制溫度．水浴溫度維持在42℃左右，溫度過低，反應速率太慢，不利于晶體析出；溫度過高，產(chǎn)物溶解度高，也不利于晶體析出．
（5）反應結束后，將熱水浴換成冰水浴，冷卻15min左右再進行過濾，目的是：增加碳酸氫鈉的析出率，提高產(chǎn)率．
（6）得到的NaHCO₃晶體中會含有少量NaCl雜質(zhì)，可采用如圖3方法進行純度測定：該試樣中NaHCO₃的質(zhì)量分數(shù)為0.94（精確到0.01）．若稱量操作無誤，但最終測定結果的相對誤差為1.5%，寫出可能導致該結果的一種情況．產(chǎn)物水分未完全蒸干等．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)氣體的溶解性分析；氨氣為堿性氣體，用酸吸收；
（2）根據(jù)反應物物質(zhì)狀態(tài)和發(fā)生條件分析；
（3）飽和食鹽水中通入氨氣和二氧化碳析出碳酸氫鈉晶體；
（4）水浴加熱能使加熱平穩(wěn)，便于控制溫度；溫度過高，碳酸氫鈉溶解度大，不利于產(chǎn)品的析出；
（5）反應結束后，將熱水浴換成冰水浴，冷卻15min左右再進行過濾，目的是減小碳酸氫鈉的溶解度，提高產(chǎn)率；
（6）設樣品中NaHCO₃、NaCl的質(zhì)量分別為x、y，則x+y=8.060，加鹽酸，NaHCO₃受熱分解得到氯化鈉，最終的晶體為碳酸氫鈉分解產(chǎn)生的氯化鈉和原樣品中的氯化鈉總質(zhì)量為5.765g，據(jù)此計算；最終測定結果的相對誤差為1.5%，說明比實際誤差偏大，則可能為產(chǎn)物水分未完全蒸干．

解答 解：（1）氨氣極易溶于水，二氧化碳溶于水，溶解度相對較小，為有利于二氧化碳的溶解，則通二氧化碳的導氣管伸入液面之下，且先通入氨氣，形成堿性溶液，吸收二氧化碳；氨氣不能排放空氣中，用稀硫酸吸收；
故答案為：氨氣；二氧化碳；先通a再通b；稀硫酸；
（2）圖2裝置為固液不加熱型，制備氨氣時，可選用向濃氨水中加生石灰的方式制取；制備二氧化碳時，可選用向大理石中加稀鹽酸的方式制取，發(fā)生的離子方程式為：CaCO₃+2H⁺→Ca²⁺+CO₂↑+H₂O，
故答案為：濃氨水；CaCO₃+2H⁺→Ca²⁺+CO₂↑+H₂O；
（3）飽和食鹽水中通入氨氣和二氧化碳析出碳酸氫鈉晶體，化學方程式為：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O→NaHCO₃↓+NH₄Cl；
故答案為：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O→NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（4）水浴加熱有利于加熱平穩(wěn)，便于控制溫度；水浴溫度維持在42℃左右，溫度過低，反應速率太慢，不利于晶體析出；溫度過高，產(chǎn)物的溶解度大，不利于晶體析出；
故答案為：加熱平穩(wěn)，便于控制溫度；產(chǎn)物溶解度高；
（5）碳酸氫鈉的溶解度隨溫度的降低而降低，反應結束后，將熱水浴換成冰水浴，冷卻15min左右再進行過濾，目的是增加碳酸氫鈉的析出率，提高產(chǎn)率；
故答案為：增加碳酸氫鈉的析出率，提高產(chǎn)率；
（6）設樣品中NaHCO₃、NaCl的質(zhì)量分別為x、y，則x+y=8.060，加鹽酸，NaHCO₃受熱分解得到氯化鈉，根據(jù)反應NaHCO₃+HCl→NaCl+CO₂↑+H₂O，通過反應得到的氯化鈉質(zhì)量為：$\frac{58.5x}{84}$，最終的晶體為碳酸氫鈉分解產(chǎn)生的氯化鈉和原樣品中的氯化鈉總質(zhì)量為5.765g，則$\frac{58.5x}{84}+y$=5.765，聯(lián)合兩式解得x=7.56g，該試樣中NaHCO₃的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{7.56}{8.060}×100%$=0.94；最終測定結果的相對誤差為1.5%，說明比實際誤差偏大，則可能為產(chǎn)物水分未完全蒸干；
故答案為：0.94；產(chǎn)物水分未完全蒸干等．

點評 本題乙氨堿法為載體，考查了物質(zhì)分析判斷，碳酸氫鈉、氨氣、二氧化碳的性質(zhì)，氣體制備與裝置選擇，計算等知識點，掌握工藝流程和反應原理是解題關鍵，題目難度中等．