17.已知NaHCO3低溫時溶解度小,侯德榜制堿的方法是:向氨化的飽和食鹽水中通入過量的二氧化碳,即有晶體析出,經(jīng)過濾、洗滌、焙燒得純堿.此過程可以表示為:
①NaCl(飽和)+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl(此反應是放熱反應)
②2NaHCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2CO3+CO2↑+H2O
現(xiàn)某化學小組根據(jù)上述原理在實驗室中模擬制堿過程,圖1中C裝置是溶有氨和NaCl的溶液,且二者均達到了飽和.

(1)制CO2時為了使反應隨開隨用,隨關隨停,圖1中A方框內應選用以下③裝置(填序號).簡述該裝置能隨關隨停的理由關閉彈簧夾后反應生成的氣體使上部壓強增大,到達一定程度后可把反應液壓回漏斗,使固液分離從而停止反應.
(2)為使實驗能夠進行,在B方框內內應選用圖2中的⑤裝置(填寫序號),該裝置內應裝入的試劑是飽和碳酸氫鈉溶液.
(3)該小組同學按正確的方法連接裝置,檢驗氣密性合格后進行實驗,發(fā)現(xiàn)析出的晶體非常少,在老師的指導下,他們對某個裝置進行了改進,達到了實驗目的.你認為他們的改進方法是將C裝置浸泡在一個盛有冰水混合物的水槽里(或大燒杯中).
(4)若所用飽和食鹽水中含有NaCl的質量為5.85g,實驗后得到干燥的NaHCO3晶體的質量為5.46g,假設第二步分解時沒有損失,則Na2CO3的產率為65%(產率為實際產量占理論產量的百分比).

分析 (1)制CO2時為了使反應隨開隨用,隨關隨停,需要應用啟普發(fā)生器的裝置原理,利用止水夾控制氣體壓強,使液體和固體分離停止反應,打開壓強減小液體和固體接觸繼續(xù)反應;
(2)制備出二氧化碳氣體中含有氯化氫氣體,影響碳酸氫鈉的生成,B裝置中需要通過飽和碳酸氫鈉溶液除去;則B裝置為洗氣裝置;
(3)降低反應的溫度,碳酸氫鈉溶解度減;
(4)依據(jù)化學方程式計算理論生成碳酸氫鈉的質量,依據(jù)碳酸氫鈉分解的化學方程式計算碳酸鈉質量,結合實際生成碳酸鈉的質量計算產率

解答 解:(1)啟普發(fā)生器是隨時進行,隨時停止的裝置,適用于固體和液體不加熱反應生成不溶于水的氣體制備反應,所以制CO2時為了使反應隨開隨用,隨關隨停應符合啟普發(fā)生器的原理應用,應該選用裝置③,利用止水夾控制氣體壓強,關閉彈簧夾后反應生成的氣體使上部壓強增大,到達一定程度后可把反應液壓回漏斗,使液體和固體分離停止反應,打開壓強減小液體和固體接觸繼續(xù)反應;
故答案為:③;關閉彈簧夾后反應生成的氣體使上部壓強增大,到達一定程度后可把反應液壓回漏斗,使固液分離從而停止反應;
(2)制備出二氧化碳氣體中含有氯化氫氣體,影響碳酸氫鈉的生成,B裝置中需要通過飽和碳酸氫鈉溶液除去;則B裝置洗氣裝置,導氣管長進短出,所以選擇圖中的裝置⑤;
故答案為:⑤;飽和碳酸氫鈉溶液;
(3)通過降低溫度,減小碳酸氫鈉的溶解度,使碳酸氫鈉析出,所以將C裝置浸泡在一個盛有冰水混合物的水槽里(大燒杯)可以達到目的;
故答案為:將C裝置浸泡在一個盛有冰水混合物的水槽里(或大燒杯中);
(4)若所用飽和食鹽水中含有NaCl的質量為5.85g,理論上依據(jù)化學方程式計算:NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3+NH4Cl;得到碳酸氫鈉質量為8.4g,分解生成碳酸鈉質量依據(jù)化學方程式計算:2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2↑;碳酸鈉的質量為5.3g;實驗后得到干燥的NaHCO3晶體的質量為5.46g,生成碳酸鈉質量為:
2NaHCO3 =Na2CO3+H2O+CO2↑;
168       106
5.46g    3.445g
假設第二步分解時沒有損失,則碳酸鈉的產率=$\frac{3.445g}{5.3g}$×100%=65%;
故答案為:65%.

點評 本題考查了純堿制備原理的實驗應用,此題是一道實驗探究綜合題,該題綜合性強難度較大,側重于考查學生對基礎知識的綜合應用能力和實驗探究能力,題目難度中等.

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

11.電解法處理酸性含鉻廢水(主要含有Cr2O72-)時,以鐵板作陰、陽極,處理過程中存在反應Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O,最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去,下列說法不正確的是( 。
A.陽極反應為Fe-2e-═Fe2+
B.過程中有Fe(OH)3沉淀生成
C.電路中每轉移12mol電子,最多有1molCr2O72-被還原
D.如果石墨做陰陽極,電解過程不變

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

12.如圖1將各燒杯用導線串聯(lián),外接電源和燈泡,發(fā)現(xiàn)燈泡不亮,向其中一個燒杯中加水后,燈泡變亮.回答下列問題:
 (1)寫出A燒杯中電解質的電離方程式:H2SO4=2H++SO42-
(2)四個燒杯中的分散質,其中屬于鹽的是CuSO4(寫化學式)
(3)加水的燒杯為C(填字母,下同).
(4)燒杯B中的溶液和燒杯D中的溶液混合后,溶液的導電性如圖2所示,該混合過程中反應的離子方程式為Cu2++SO42-+Ba2++2OH-=BaSO4↓+Cu(OH)2↓.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

5.請回答以下有關硝基苯、乙烯等實驗室制法及性質的有關問題.
I.實驗室制備硝基苯的主要步驟如下:
(1)配制一定比例的濃硫酸和濃硝酸的混合酸的操作是先將濃硝酸注入容器中,再慢慢注入濃硫酸,并及時攪拌和冷卻.
(2)向室溫下的混合酸中逐滴加入一定量的苯,充分振蕩,混合均勻.
(3)在 50℃~60℃下發(fā)生反應常采用水浴加熱.
(4)除去混合酸后,粗產品需進一步精制,下面操作正確的順序為C.
①蒸餾②水洗③用干燥劑干燥  ④用5%的NaOH溶液洗⑤水洗
A.②④③①⑤B.⑤③①②④C.②④⑤③①D.④⑤③①②
(5)硝基苯不屬于(填“屬于”、“不屬于”)烴,官能團是-NO2(寫結構簡式)
Ⅱ.為了探究乙烯與溴水的反應是加成而不是取代反應,某同學設計如下實驗,請你幫助完成:
①測定溴水的pH    
②將純凈的乙烯通入溴水中至溶液完全褪色③測定反應后溶液的pH值.
若pH值會略有增大或接近7,則反應為加成反應.
Ⅲ.下列有關實驗的敘述正確的是AE.
A.石油的蒸餾實驗中,加入碎瓷片可防止油在蒸餾時發(fā)生暴沸
B.石蠟油分解實驗產物只有烯烴
C.制取乙酸乙酯時,導管口要在飽和NaCl溶液的液面上
D.在淀粉溶液中加入少量稀硫酸,加熱后,再加入少量新制的氫氧化銅懸濁液,加熱至沸騰,無磚紅色沉淀生成,說明淀粉未水解
E.乙醇可使酸性高錳酸鉀溶液或酸性重鉻酸鉀溶液變色.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

12.(一)最近霧霾天氣又開始肆虐我國大部分地區(qū).其中SO2是造成空氣污染的主要原因,利用鈉堿循環(huán)法可除去SO2
(1)鈉堿循環(huán)法中,吸收液為Na2SO3溶液,該吸收反應的離子方程式是SO32-+SO2+H2O=2HSO3-
(2)已知H2SO3的電離常數(shù)為 K1=1.54×10-2,K2=1.02×10-7,H2CO3的電離常數(shù)為 K1=4.30×10-7,K2=5.60×10-11,則下列微?梢怨泊娴氖荁C.
A.CO32-、HSO3-    B.HCO3-、HSO3-
C.SO32-、HCO3-D.H2SO3、HCO3-
(二)我國是世界上發(fā)現(xiàn)和使用銅及銅器最早的國家之一,直到現(xiàn)在銅及其化合物在工農業(yè)生產中仍然有著廣泛的應用.
(3)常溫下Cu2O能溶于稀硫酸,得到藍色溶液和紅色固體,可以利用該性質檢驗工業(yè)上冶煉銅得到的粗銅中是否含有Cu2O,寫出此反應的離子方程式Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O.
(4)刻蝕印刷電路的廢液中含有大量的CuCl2、FeCl2、FeCl3,任意排放將導致環(huán)境污染和資源的浪費,為了使FeCl3循環(huán)利用和回收CuCl2,現(xiàn)設計如下生產過程:

①試劑Y的名稱鹽酸;物質X可以是CuO(填化學式).
②若常溫下1L廢液中含CuCl2、FeCl2、FeCl3的物質的量濃度均為0.5mol•L-1,則加入Cl2氣和物質X使溶液的pH在3.0~4.3 范圍時(設溶液體積保持不變),鐵元素完全轉化為Fe(OH)3,而CuCl2不產生沉淀.(某離子的濃度小于1.0×10-5mol•-1時,認為該離子沉淀完全)( KSP[Fe(OH)3]=1.0×10-38、KSP[Cu(OH)2]=2.0×10-20、lg5=0.7)
(三)CO2可用NaOH溶液吸收得到Na2CO3或NaHCO3
(5)Na2CO3俗稱純堿,解釋其水溶液呈堿性的原因,用離子方程式表示CO32-+H2O?HCO3-+OH-,該溶液中c(OH-)-c(H+)=c(HCO3- )+2c(H2CO3)[用含c(HCO-3)、c(H2CO3)的關系式表示]
(6)已知25℃時,Na2CO3溶液的水解常數(shù)為Kb=2×10-4,則當溶液中c(HCO3-):c(CO32-)=2:1時,試求溶液的pH=10.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

2.實驗室制備溴苯可用如圖所示的裝置,填寫下列空白:
(1)關閉F夾,打開C夾,在裝有少量苯的三口燒瓶中由A口加入少量溴,再加入少量鐵屑,塞住A口,反應一段時間制的溴苯.溴苯是一種密度比水大(填”小”或”大”)的無色液體,在實驗中因為溶有Br2而顯褐色.則三口燒瓶中發(fā)生反應的化學方程式為2Fe+3Br2=2FeBr3
(2)D、E試管內出現(xiàn)的現(xiàn)象為D管石蕊試液變紅,E管出現(xiàn)淺黃色沉淀.
(3)待三口燒瓶中的反應進行到仍有氣泡冒出時松開F夾,關閉C,可以看到的現(xiàn)象是水倒流進三口燒瓶.
(4)三口燒瓶中的溴苯經(jīng)過下列步驟分離提純:
①向三口燒瓶中加入10mL水,然后過濾除去未反應的鐵屑;
②濾液依次用10mL水、8mL10%的NaOH溶液、10mL水洗滌.NaOH溶液洗滌的作用是吸收HBr和Br2;
③向分出的粗溴苯中加入少量的無水氯化鈣,靜置、過濾.加入氯化鈣的目的是_干燥.
(5)經(jīng)過上述分離操作后,粗溴苯中還含有的主要雜質為苯,要進一步提純,下列操作中必須的是C(填入正確選項前的字母):
A.重結晶 B.過濾 C.蒸餾 D.萃。

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9.某研究性學習小組設計如圖1實驗裝置利用氯氣與石灰乳反應制取少量漂白粉(這是一個放熱反應),據(jù)此回答下列問題:

(1)A儀器的名稱是分液漏斗,D的作用吸收尾氣.
(2)漂白粉將在U型管中產生,其反應的化學方程式是2Cl2 +2Ca(OH)2=CaCl2 +Ca(ClO)2 +2H2O.
(3)此實驗結果所得Ca(ClO)2產率太低.經(jīng)分析并查閱資料發(fā)現(xiàn)主要原因是在U型管中存在兩個副反應:
①溫度較高時氯氣與消石灰反應生成了Ca(ClO32,為避免此副反應的發(fā)生,可采取的措施是將U型管置于冷水浴中,有同學測出了反應后溶液中ClO-、ClO3-兩種離子的物質的量(n)與反應時間(t)的關系曲線,粗略表示為如圖2(不考慮氯氣和水的反應).
a、如圖2中曲線I表示ClO-離子的物質的量隨反應時間變化的關系.
b、所取石灰乳中含有Ca(OH)2的物質的量為0.25mol.
②試判斷另一個副反應是2HCl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O(寫出此反應方程式),為避免此副反應發(fā)生,可采取的措施是發(fā)生裝置和U型管之間放飽和氯化鈉溶液.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

6.鐵及其化合物在日常生活、生產中應用廣泛,研究鐵及其化合物的應用意義重大.
Ⅰ.工業(yè)上生產重鉻酸鈉晶體(Na2Cr2O7•2H2O)常以鉻鐵礦[主要成分:FeCr2O4(亞鉻酸亞鐵)]為原料,其主要步驟如下:
①4FeCr2O4+8Na2CO3+7O2$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$8Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2
②用H2SO4調節(jié)溶液pH,使Na2CrO4轉化為Na2Cr2O7
(1)工業(yè)上步驟①在反應過程中需不斷攪拌,其目的是增大反應物的接觸面積,加快反應速率.
(2)已知:Cr2O72-+H2O?2CrO42-+2H+,寫出步驟②Na2CrO4轉化為Na2Cr2O7的化學方程式2Na2CrO4+H2SO4═Na2C2O7+Na2SO4+H2O.
Ⅱ.堿式硫酸鐵[Fe(OH)SO4]是一種用于污水處理的新型高效絮凝劑,在醫(yī)藥上也可用于治療消化性潰瘍出血.工業(yè)上利用廢鐵屑(含少量氧化鋁、氧化鐵)生產堿式硫酸鐵的工藝流程如圖:

已知:部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見表:
沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2A1(OH)3
開始沉淀2.37.53.4
完全沉淀3.29.74.4
(3)寫出反應I中發(fā)生的置換反應的離子方程式Fe+2H+═Fe2++H2↑.
(4)加入少量NaHCO3的目的是調節(jié)溶液的pH,應控制pH的范圍區(qū)間為[4.4~7.5).
(5)在實際生產中,反應II常同時通入O2以減少NaNO2的用量,若通入2.8L O2(標準狀況),則相當于節(jié)約NaNO2的質量為34.5g.
(6)堿式硫酸鐵溶于水后產生的[Fe(OH)]2+離子,可部分水解生成[Fe2(OH)4]2+聚合離子.該水解反應的離子方程式為2[Fe(OH)]2++2H2O═[Fe2(OH)4]2++2H+
Ⅲ.鐵的化合物也是制備高能鋰電池的重要原料.已知LiFePO4電池反應為FePO4+Li $?_{充電}^{放電}$LiFePO4,電池中的固體電解質可傳導Li+.試寫出該電池充電時陽極反應式LiFePO4-e-═FePO4+Li+.常溫下以該電池為電源電解500mL飽和食鹽水,當消耗0.35g Li時,溶液的pH為13(忽略溶液的體積變化).

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科目:高中化學 來源: 題型:多選題

7.下列事實不能用平衡移動原理解釋的是( 。
A.加催化劑,使N2和H2在一定條件下轉化為NH3
B.增大壓強,有利于SO2和O2反應生成SO3
C.由H2、I2(g)、HI(g)氣體組成的平衡體系加壓后顏色變深
D.黃綠色的氯水光照后顏色變淺

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同步練習冊答案