Question

氟化鈉是一種重要的氟鹽，主要用作農業殺菌劑、殺蟲劑、木材防腐劑。實驗室可通過下圖所示的流程以氟硅酸（H₂SiF₆）等物質為原料制取氟化鈉，并得到副產品氯化銨：

有關物質在水中溶解度分別為：
NH₄Cl：10℃時33.3g、20℃時37.2g、30℃時41.4g；
NaF：20℃時4g；Na₂SiF₆：微溶。
請回答下列問題：
（1）指出副產品的用途：               ；（任填一種即可）
（2）操作Ⅰ需要用到的玻璃儀器除玻璃棒、漏斗外，還有         ___ ；
（3）操作II的名稱是                  ；
（4）操作Ⅲ的具體過程是                  、                   ；
（5）上述流程中發生兩步化學反應，請分別寫出其化學方程式：
第一步：                                                       ；
第二步：                                                       ；
（6）流程中NH₄HCO₃必須過量，其原因是                              ；

Answer 1

（11分）
（1）作肥料  (1分)
（2）燒杯   (1分)
（3）重結晶  (1分)
（4）蒸發濃縮、降溫結晶  (各1分)
（5）6NH₄HCO₃ + H₂SiF₆ ="=" 6NH₄F + H₂SiO₃↓ + 6CO₂↑+ 3H₂O
NH₄F + NaCl ="=" NaF↓ + NH₄Cl       (各2分)
（6）保證H₂SiF₆反應徹底，否則在析出NaF時，會混入較多Na₂SiF₆雜質（2分）

試題分析：（2）操作Ⅰ是過濾操作，用到的玻璃儀器包括燒杯、玻璃棒、漏斗，故答案為：燒杯；（3）操作Ⅱ是將粗NaF洗滌除去其表面的雜質，以得到純凈的NaF，其過程為重結晶。（4）操作Ⅲ是將濾液中的溶質進一步提取，故操作是加熱蒸發溶劑，析出大量固體后冷卻，故答案為：除去NaF、NH₄Cl 表面的雜質；蒸發濃縮溶液，析出多量固體后冷卻；
（5）第一步反應的方程式，反應物有H₂SiF₆、和NH₄HCO₃，生成物有H₂SiO₃、CO₂，根據質量守恒還應有NH₄F，則反應的化學方程式為H₂SiF₆+6NH₄HCO₃=6NH₄F+H₂SiO₃↓+6CO₂↑+3H₂O，第二步反應是將第一步生成的NH₄F轉化為NaF，加入的反應物為NaCl，利用了物質在溶液中溶解度越小則優先析出的特性，所以NaF比NaCl的溶解性小，反應的化學方程式為
NH₄F+NaCl=NH₄Cl+NaF↓，
故答案為：H₂SiF₆+6NH₄HCO₃=6NH₄F+H₂SiO₃↓+6CO₂↑+3H₂O；NH₄F+NaCl=NH₄Cl+NaF↓；（6）流程中NH₄HCO₃必須過量，是指第一步操作中必須保證H₂SiF₆能全部反應，以防止生成Na₂SiF₆沉淀，影響制取物質的純度，
故答案為：保證H₂SiF₆能全部反應；防止在加入NaCl后H₂SiF₆與NaCl反應生成Na₂SiF₆沉淀混入NaF中影響NaF純度。
點評：本題考查較為綜合，題目難度角度，注意把握制備流程的反應原理，根據題中信息解答，本題易錯點為相關化學方程式的書寫，注意從質量守恒的角度思考。