Question

實驗室擬用食鹽和碳酸氫銨制備NaHCO₃，將所得NaHCO₃灼燒，得Na₂CO₃固體．生成NaHCO₃的相關數據如下圖（已知：高于35℃NH₄HCO₃開始分解）．

（1）在飽和NaCl溶液中分批加入研細的NH₄HCO₃固體，保溫，靜置、過濾，得NaHCO₃晶體．反應溫度范圍應控制在

 

，為控制溫度，采取的加熱方法是

 

．
（2）用蒸餾水洗滌NaHCO₃晶體的目的是

 

（3）過濾后得到的母液中含有

 

（以化學式表示），其中濃度達到飽和的是

 

（填化學式）．
（4）欲使母液中的NH₄Cl結晶析出且其中不夾帶NaHCO₃，可以采取的措施是

 

．
a．加入磨細的NH₄HCO₃固體               b．加入磨細的NaCl固體
c．溫度控制在0～10℃d．溫度控制在100℃左右
（5）測試純堿產品中NaHCO₃含量的方法是：稱取純堿樣品W g，用蒸餾水溶解，加1-2滴酚酞，用c mol/L的標準HCl溶液滴定至溶液由紅色到無色，反應的離子方程式為

 

，此時滴定管讀數為V₁mL，再加1-2滴甲基橙，繼續(xù)滴定至溶液由黃變橙，此時滴定管讀數為V₂mL．W g樣品中NaHCO₃消耗標準鹽酸溶液

 

mL，純堿樣品中NaHCO₃質量分數：NaHCO₃%=

 

．

Answer 1

分析：（1）碳酸氫銨與碳酸氫鈉的溶解度在30℃時相差較大，若溫度過低，則反應速率較慢，高于35℃時NH₄HCO₃開始分解，故反應溫度控制在30-35℃之間為宜；因為控制的溫度在100℃以下，使溫度保持一個恒定，常用水浴加熱來控制；
（2）未反應完的氯化鈉、碳酸氫銨及生成的氯化銨會附著在碳酸氫鈉晶體表面；
（3）析出碳酸氫鈉后的溶液為碳酸氫鈉的飽和溶液，所以母液中有未反應完的氯化鈉和碳酸氫氨，及生成的氯化銨和沒有析出的碳酸氫鈉；
（4）根據溶解平衡知識與溶解度進行分析；
（5）開始發(fā)生CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，加酚酞做指示劑，溶液由紅色到無色，說明反應到終點，再加甲基橙指示劑，指示HCO₃^-+H⁺=CO₂+H₂O反應的終點，由反應可知，溶液中CO₃^2-完全反應消耗鹽酸體積2V₁ mL，樣品中含有的碳酸氫鈉反應消耗鹽酸體積為（V₂-2V₁ ）mL，計算樣品中碳酸氫鈉消耗鹽酸的物質的量，進而計算碳酸氫鈉的質量分數為．

解答：解：（1）碳酸氫銨與碳酸氫鈉的溶解度在30℃時相差較大，有利于碳酸氫鈉析出，若溫度過低，則反應速率較慢，高于35℃時NH₄HCO₃開始分解，故反應溫度控制在30～35℃之間為宜；因為控制的溫度在100℃以下，使溫度保持一個恒定，常用水浴加熱來控制；
故答案為：30～35℃；水浴加熱；
（2）未反應完的氯化鈉、碳酸氫銨及生成的氯化銨會附著在碳酸氫鈉晶體表面，用蒸餾水洗滌NaHCO₃晶體的目的是為除去附著在晶體表面的NH₄⁺、Cl^-，
故答案為：除去附著在晶體表面的NH₄⁺、Cl^-；
（3）過濾除去析出的碳酸氫鈉，溶液中還有部分碳酸氫鈉未析出，是碳酸氫鈉的飽和溶液，還有溶解在溶液中未析出的NaCl、NH₄Cl、NH₄HCO₃，所得的母液主要成分為NaHCO₃、NaCl、NH₄Cl、NH₄HCO₃，
故答案為：NaHCO₃、NaCl、NH₄Cl、NH₄HCO₃；NaHCO₃；
（4）a．加入磨細的NH₄HCO₃固體，增大溶液中HCO₃^-濃度，溶解平衡向生成碳酸氫鈉方向移動，析出碳酸氫鈉，故a錯誤；
b．加入磨細的NaCl固體，增大溶液Cl^-濃度到一定程度，溶解平衡向生成氯化銨方向移動，析出氯化銨，故b正確；
c．溫度控制在0～10℃時，氯化銨的溶解度小于氯化鈉，有利于氯化銨的析出，但母液中碳酸氫鈉為飽和溶液，溫度降低會析出碳酸氫鈉，故c錯誤；
d．溫度在100℃左右，氯化銨的溶解度很大，不利于氯化銨析出，故d錯誤，
故答案為：b；
（5）開始發(fā)生CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，加酚酞做指示劑，溶液由紅色到無色，說明反應到終點，再加甲基橙指示劑，指示HCO₃^-+H⁺=CO₂+H₂O反應的終點，由反應可知，溶液中CO₃^2-完全反應消耗鹽酸體積2V₁ mL，樣品中含有的碳酸氫鈉反應消耗鹽酸體積為（V₂-2V₁ ）mL，故樣品中碳酸氫鈉消耗鹽酸的物質的量=cmol/L×（V₂-2V₁）×10^-3L=c×（V₂-2V₁）×10^-3mol，由方程式可知，樣品中n（NaHCO₃）=c×（V₂-2V₁）×10^-3mol，故樣品中碳酸氫鈉的質量分數=

c×(V2-2V1)×10-3mol×84g/mol

W g

×100%=

8.4c(V2-2V1)

W

%，
故答案為：CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-；（V₂-2V₁ ）；

8.4c(V2-2V1)

W

%．

點評：本題考查侯氏制堿法、溶解度、物質的分離提純、物質含量測定、滴定原理應用等，難度較大，側重考查學生對溶解度曲線的分析利用，注意根據存在的離子判斷母液中可能存在的溶質，題目涉及物質的溶解平衡問題，結合溶解平衡進行解答．