Question

碳酸鈉俗稱純堿，其用途很廣．實驗室中，用碳酸氫銨和飽和食鹽水可制得純堿．各物質在不同溫度下的溶解度見表．

溫度℃ 溶解度 溶質　 g/100g水	10	20	30	40	50	60	70
NaCl	35.8	36.0	36.3	36.6	37.0	37.3	37.8
NH4HCO3	15.8	21.0	27.0
NaHCO3	8.2	9.6	11.1	12.7	14.4	16.4
NH4Cl	33.3	37.2	41.4	45.8	50.4	55.2	60.2

實驗步驟
Ⅰ、化鹽與精制：①粗鹽（含Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-）溶解；②加入足量NaOH和Na₂CO₃溶液，煮沸；③過濾；④加入鹽酸調pH至7．
Ⅱ、轉化：①將精制后的食鹽溶液溫度控制在30～35℃之間；在不斷攪拌下，加入研細的碳酸氫銨；保溫，攪拌半小時；②靜置，______、______；③得到NaHCO₃晶體．
Ⅲ、制純堿：將得的NaHCO₃放入蒸發皿中，在酒精燈上灼燒，冷卻到室溫，即得到純堿．
（1）“化鹽與精制”可除去的粗鹽中的雜質離子是______．
（2）“轉化”的離子方程式是______．
（3）“轉化”過程中，溫度控制在30～35℃之間的加熱方式是______；為什么溫度控制在30～35℃之間？______．
（4）a，b處的操作分別是______、______．
（5）實驗室制得的純堿含少量NaCl還可能含少量NaHCO₃，為測定純堿的純度，用電子天平準確稱取樣品G克，將其放入錐形瓶中用適量蒸餾水溶解，滴加2滴酚酞，用c mol/L的標準鹽酸滴定至溶液由淺紅色變成無色且半分鐘不變，滴定過程中無氣體產生，所用鹽酸的體積為V₁ mL．此時發生的反應為：CO₃^2-+H⁺→HCO₃^-
①樣品中碳酸鈉質量百分含量的表達式是______．
②向錐形瓶溶液中繼續滴加2滴甲基橙，用同濃度的鹽酸繼續滴定至終點，所用鹽酸的體積為V₂mL．滴定終點時溶液顏色的變化是______；根據實驗數據，如何判斷樣品含有NaHCO₃______．

Answer 1

解：Ⅲ、（1）足量NaOH可以除去Mg²⁺；Na₂CO₃溶液可以除去Ca²⁺，故答案為：Ca²⁺、Mg²⁺；
（2）NH₄HCO₃與NaCl反應：NH₄HCO₃與+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl，離子方程式Na⁺+HCO₃^-=NaHCO₃↓，故答案為：Na⁺+HCO₃^-=NaHCO₃↓；
（3）根據水浴加熱溫度易控制且受熱均勻；溫度過高造成NH₄HCO₃分解，溫度過低NH₄HCO₃的溶解度小；故答案為：水浴加熱；溫度過高造成NH₄HCO₃分解，溫度過低NH₄HCO₃的溶解度小；
（4）NH₄HCO₃與氯化鈉兩者發生反應生成碳酸氫鈉，便有晶體析出，然后過濾、洗滌可得NaHCO₃晶體，故答案為：過濾；洗滌；
（5）①酚酞指示劑，用物質的量濃度為c（mol/L）的HCl溶液滴定至溶液由紅色到無色，指示CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-反應的終點，所用HCl溶液體積為V₁mL，碳酸氫鈉的質量為c×V₁×10^-3×M（Na₂CO₃）g，碳酸鈉的質量分數為×100%，故答案為：×100%；
②用甲基橙指示劑，繼續用HCl溶液滴定至溶液由黃變橙，指示HCO₃^-+H⁺=CO₂+H₂O反應的終點，所用HCl溶液體積為V₂ mL，若V₂=V₁，只有Na₂CO₃；若V₂＞V₁，則含有NaHCO₃，故答案為：黃色變為橙色且半分鐘不變；V₂＞V₁則含有NaHCO₃．
分析：Ⅲ、（1）足量NaOH可以除去Mg²⁺；Na₂CO₃溶液可以除去Ca²⁺，最后加入鹽酸可以除去過量的碳酸鈉和氫氧化鈉；
（2）NH₄HCO₃與NaCl反應：NH₄HCO₃與+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl來解答；
（3）根據水浴加熱溫度易控制且受熱均勻；溫度過高造成NH₄HCO₃分解，溫度過低NH₄HCO₃的溶解度小；
（4）根據NH₄HCO₃的溶解度大于NaHCO₃，NH₄HCO₃與氯化鈉兩者發生反應生成碳酸氫鈉，便有晶體析出，然后過濾、洗滌、干燥可得NaHCO₃晶體；
（5）①加酚酞指示劑，指示CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-應的終點，以此來計算碳酸氫鈉的質量分數；
②用甲基橙指示劑，繼續用HCl溶液滴定至溶液由黃變橙，指示HCO₃^-+H⁺=CO₂+H₂O反應的終點，所用HCl溶液體積為V₂ mL．根據V₂ 和V₁的大小來判斷．
點評：本題主要考查侯氏制堿法的原理和過程，同使也考查了雙指示劑法，難度稍大．