Question

侯德榜先生是我國舉世聞名的化工專家，他對制堿技術作出了重大貢獻，他所發明的聯合制堿法稱作“侯氏制堿法”．右圖是在實驗室中模擬“侯氏制堿法”中制取碳酸氫鈉一步的實驗裝置，實驗步驟為：
①連接好裝置，檢驗氣密性，在儀器內裝入藥品．
②先從D的分液漏斗中連續滴下濃氨水，直到產生的氣體不能再在C中的飽和NaCl溶液中溶解時．再通入A中產生的氣體．片刻后，燒杯中析出白色固體（碳酸氫鈉）．繼續向C中通入兩種氣體，直到不再有固體產生為止．
③過濾燒杯內所得的混合物，得到碳酸氫鈉固體．
④向濾液中加入適量的氯化鈉固體，發生反應：
NaCl（s）+NH₄Cl（aq）=NaCl（aq）+NH₄Cl（s），攪拌后過濾，濾出物可用作化肥．
⑤濾液再注入燒杯C中，重復使用，進行下一次制備…
試回答下列問題：
（1）檢驗裝置A氣密性的方法是______．
（2）燒杯C中發生反應的化學方程式為______．
（3）A中常選用的固體為______；B中應選用的液體為______．
（4）步驟②中必須先讓D中發生反應，產生氣體后，再讓A中發生反應產生氣體，原因是______．
（5）步驟④是在較高溫度（如60℃）下還是在較低溫度下（如0℃～10℃）下進行合適？______（填“較高”或“較低”）
（6）步驟④中所得的氯化銨晶體中常含有少量的氯化鈉和碳酸氫鈉（約占5%～8%），請設計簡單的實驗證明所得固體的成分大部分是氯化銨．簡要寫出操作方法、現象和結論．______．

Answer 1

解：（1）檢驗裝置氣密性，主要是利用裝置內的壓強變化來判斷，用手握住裝置A的燒瓶（或微熱），看到B瓶中玻璃管口和C中左邊玻璃管口有氣泡冒出，將手拿開，玻璃管內部形成一段水柱，說明裝置A及左半部分氣密性良好；
故答案為：用手握住裝置A的燒瓶（或微熱），看到B瓶中玻璃管口和C中左邊玻璃管口有氣泡冒出，將手拿開，玻璃管內部形成一段水柱，說明裝置A及左半部分氣密性良好；
（2）燒杯C中發生反應是二氧化碳和氨氣通入飽和氯化鈉溶液中反應生成碳酸氫鈉晶體和氯化銨的反應，化學方程式為：NH₃+CO₂+H₂O+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
故答案為：NH₃+CO₂+H₂O+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（3）A裝置是制備二氧化碳氣體的反應，所以固體為CaCO₃；生成的二氧化碳氣體中含有氯化氫，若不除去碳酸氫鈉難以形成，所以應用飽和碳酸氫鈉溶液或飽和氯化鈉溶液除去；
故答案為：飽和NaHCO₃溶液或水或飽和食鹽水；
（4）步驟②中必須先讓D中發生反應，產生氣體后，再讓A中發生反應產生氣體，因為NH₃在水中的溶解度比CO₂大，先通NH₃有利于吸收更多的CO₂，從而生成更多的NaHCO₃；
故答案為：NH₃在水中的溶解度比CO₂大，先通NH₃有利于吸收更多的CO₂，從而生成更多的NaHCO₃；
（5）步驟④是向濾液中加入適量的氯化鈉固體，發生反應：NaCl（s）+NH₄Cl（aq）=NaCl（aq）+NH₄Cl（s），溫度越高氯化銨的溶解度增大不利于氯化銨的晶體析出，所以應在溫度較低 的條件下析出氯化銨晶體，故答案為：較低；
（6）步驟④中所得的氯化銨晶體中常含有少量的氯化鈉和碳酸氫鈉（約占5%～8%），設計簡單的實驗證明所得固體的成分大部分是氯化銨，是利用氯化銨的分解產物為氣體，溫度降低氨氣和氯化氫氣體會重新生成固體氯化氨，方法為：取少量樣品于試管中，用酒精燈加熱，看到試管上端有白煙生成（或試管口有白色晶體），最后剩余極少量的固體，從而證明所得固體的成分大部分是氯化銨；
故答案為：取少量樣品于試管中，用酒精燈加熱，看到試管上端有白煙生成（或試管口有白色晶體），最后剩余極少量的固體，從而證明所得固體的成分大部分是氯化銨；
分析：（1）裝置氣密性檢查是依據裝置中壓強的變化，結合水的液面變化分析判斷；
（2）依據裝置圖中的物質制備可知A為制備二氧化碳氣體，D裝置是制備氨氣的裝置，通入飽和氯化鈉溶液中反應生成碳酸氫鈉晶體和氯化銨；
（3）A裝置是制備二氧化碳氣體一般用碳酸鈣和鹽酸反應生成，B是除雜裝置，二氧化碳氣體中含有氯化氫氣體，會影響碳酸氫鈉的生成；除雜可以用飽和碳酸氫鈉溶液或飽和氯化鈉溶液；
（4）制備碳酸氫鈉晶體，需要在飽和氯化鈉溶液中先通入氨氣，用來更多吸收二氧化碳，形成碳酸氫鈉晶體；
（5）步驟④是向濾液中加入適量的氯化鈉固體，發生反應：NaCl（s）+NH₄Cl（aq）=NaCl（aq）+NH₄Cl（s），溫度越高氯化銨的溶解度增大不利于氯化銨的晶體析出；
（6）氯化銨晶體中常含有少量的氯化鈉和碳酸氫鈉，實驗證明所得固體的成分大部分是氯化銨，是利用氯化銨的性質，受熱生成氯化氫和氨氣氣體，在試管口處溫度降低重新生成固體氯化銨分析判斷；
點評：本題考查了實驗制備碳酸氫鈉的過程分析和裝置作用判斷，候氏制堿的反應原理和 反應特征是解題關鍵，熟練掌握工業制備流程和注意問題，能順利解決問題，題目難度中等．