Question

【題目】Na2CO3是重要的化工原料，工業(yè)上采用NH3、CO2、NaCl為原料來(lái)制備。某興趣小組用NH4HCO3固體替換NH3和CO2，按照下列流程在實(shí)驗(yàn)室模擬制備Na2CO3。

完成下列填空：

（1）步驟1中，為控制反應(yīng)溫度在30～35℃，應(yīng)選用的加熱方式是_______________；實(shí)驗(yàn)前NH4HCO3固體須在____________里（填儀器名稱）磨成粉末，且加入時(shí)要不斷攪拌，這些操作的目的是_____________________________________________________________。

（2）步驟3中，使用飽和NaHCO3溶液洗滌白色固體的原因是____________________________。

（3）步驟4中，恒溫爐內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為______________________________（書寫化學(xué)方程式）。

為檢驗(yàn)產(chǎn)品純度，該小組按如下流程操作：

（4）判斷操作II中滴加Ba(OH)2溶液是否過(guò)量的方法是___________________________________。

（5）若樣品中雜質(zhì)不與Ba(OH)2反應(yīng)，則Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為____________（小數(shù)點(diǎn)后保留兩位）。

（6）若樣品中所含雜質(zhì)是NaHCO3、NaCl中的一種或兩種，①如何確定樣品中是否含有NaCl，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案_________________________________________________________________。

②有同學(xué)認(rèn)為，根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)就可以判斷出樣品中一定含有NaCl，無(wú)需再實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，判斷的理由是____________________________________________________________________________________。

Answer 1

【答案】水浴加熱 研缽 使反應(yīng)物充分接觸 NaHCO3固體在飽和NaHCO3溶液中不能溶解，用其洗滌可以減少產(chǎn)品的損失 2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑ 靜置，向上層清液中滴加Ba(OH)2溶液，無(wú)沉淀生成則過(guò)量 0.98 取樣，將樣品溶于水，向其中滴加硝酸至無(wú)氣泡產(chǎn)生，再滴加硝酸銀，有白色沉淀生成，則含有NaCl； 通過(guò)BaCO3沉淀的質(zhì)量計(jì)算樣品中含Na2CO3或含Na2CO3、NaHCO3的質(zhì)量均小于0.530g，所以其中一定含NaCl。

【解析】

(1)反應(yīng)溫度在30～35℃，小于100℃時(shí)可采用水浴加熱；研碎固體通常用研缽；

(2)碳酸氫鈉溶解度小于碳酸氫銨，則白色固體為NaHCO3，用飽和碳酸氫鈉溶液可減少碳酸氫鈉的損失；

(3)步驟4為碳酸氫鈉加熱分解生成碳酸鈉、二氧化碳和水；

(4)取少量上層溶液，加入氫氧化鋇溶液，根據(jù)是否生成沉淀分析；

(5)根據(jù)關(guān)系式Ba(OH)2～BaCO3～Na2CO3計(jì)算；

(6)①先加入過(guò)量稀硝酸，然后加入硝酸銀溶液，根據(jù)是否有沉淀生成可檢驗(yàn)是否含有氯化鈉；

②利用極值法，若0.530g完全為碳酸鈉或碳酸氫鈉，計(jì)算出生成碳酸鋇沉淀的量，根據(jù)計(jì)算結(jié)果分析。

(1)步驟1中，為控制反應(yīng)溫度在30～35℃，為了得到較穩(wěn)定的溫度，可以采用水浴加熱的方法；實(shí)驗(yàn)研碎NH4HCO3固體須在研缽中進(jìn)行；研碎固體和不斷攪拌，都可以使反應(yīng)物充分接觸，加快反應(yīng)速率；

(2)NaHCO3的溶解度小于NH4HCO3，得到的白色固體為NaHCO3，由于NaHCO3固體在飽和NaHCO3溶液中不能溶解，為了除去碳酸氫鈉表明的雜質(zhì)，且減少碳酸氫鈉的損失，可用飽和NaHCO3溶液洗滌；

(3)白色固體為碳酸氫鈉，碳酸氫鈉不穩(wěn)定，加熱分解生成碳酸鈉，反應(yīng)方程式為：2NaHCO3Na2CO3+CO2↑H2O；

(4)操作Ⅱ中滴加Ba(OH)2溶液是否過(guò)量的方法是：靜置，向上層清液中滴加Ba(OH)2溶液，無(wú)沉淀生成則過(guò)量；

(5)n(BaCO3)＝≈0.00490mol，根據(jù)關(guān)系式Ba(OH)2～BaCO3～Na2CO3可知，n(Na2CO3)＝n(BaCO3)＝0.00490mol，樣品中Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：＝0.98；

(6)①確定樣品中是否含有NaCl的實(shí)驗(yàn)方案為：取樣，將樣品溶于水，向其中滴加稀硝酸至不再產(chǎn)生氣泡，再滴加硝酸銀，有白色沉淀生成，則含有NaCl，否則不含；

②若0.530g完全為Na2CO3，根據(jù)碳原子守恒n(BaCO3)＝n(Na2CO3)＝＝0.005mol＞0.00490mol；若若0.530g完全為NaHCO3，根據(jù)碳原子守恒n(BaCO3)＝n(Na2CO3)＝≈0.0063mol＞0.00490mol，所以樣品中一定含有NaCl。