Question

氟化钠是一种用于农作物杀菌、杀虫剂和木材的防腐剂．实验室可通过下图所示的流程以氟硅酸（H₂SiF₆）等物质为原料制取氟化钠，并得到副产品氯化铵；

已知：20℃时氯化铵的溶解度为37.2g，氟化钠的溶解度为2g，Na₂SiF₆微溶于水：
（1）流程①中H₂SiF₆和NH₄HCO₃反应得到的NH₄F与H₂SiO₃组成浑浊液，请写出流程②中相关反应的化学方程式：②

 

；能够发生上述反应的原因：

 

．
（2）操作Ⅰ和Ⅳ是相同的，请指出其名称

 

；
（3）操作Ⅱ中洗涤沉淀的过程是将漏斗中母液全部滤出后，

 

；
（4）流程①中NH₄HCO₃必须过量，其原因是

 

．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计,物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：（1）根据反应物和生成物确定反应方程式；室温时，氟化钠的溶解度较低，把氯化钠转化为氟化钠．
（2）从粗产品制取纯产品，操作Ⅰ和Ⅳ是相同的要进行洗涤；
（3）洗涤沉淀的实验基本操作分析回答；
（4）促进另一种物质的反应且不生成Na₂SiF₆杂质．

解答： 解：（1）根据工艺流程图知，反应物是氟硅酸、碳酸氢铵和水，生成物是二氧化碳和硅酸，根据元素守恒知，生成物中含有氟化铵，所以方程式为H₂SiF₆+6NH₄HCO₃+H₂O=6NH₄F+H₂SiO₃↓+6CO₂↑； 根据物质在水中的溶解度知，20℃时氟化铵的溶解度远远大于氟化钠，所以在滤液中加入NaCl的目的是：增加Na⁺浓度，促进氟化铵转化为NaF沉淀，从而得到氟化钠，反应的化学方程式为：NH₄F+NaCl═NaF↓+NH₄Cl，
故答案为：NH₄F+NaCl═NaF↓+NH₄Cl；NaF 的溶解度比NH₄F的溶解度小得多；
（2）依据流程分析可知，从粗产品制取纯产品，操作Ⅰ和Ⅳ是分离混合物得到固体和溶液的操作，所以操作Ⅰ和Ⅳ相同都是要进行洗涤，
故答案为：过滤；
（3）氟化钠、氯化铵表面含有杂质，用蒸馏水洗涤氟化钠和氯化铵，以除去其表面杂质，具体操作步骤为：在滤纸上加蒸馏水至恰好浸没晶体，静置让其滤出，重复操作2-3次，以除去晶体表面的杂质，
故答案为：在滤纸上加蒸馏水至恰好浸没晶体，静置让其滤出，重复操作2-3次，以除去晶体表面的杂质；
（4）反应过程中，一方面碳酸氢铵过量能促使氟硅酸全部反应，另一方面防止在进行反应Ⅱ时有残余H₂SiF₆与NaCl反应，生成Na₂SiF₆沉淀，使所得产品不纯，
故答案为：必须保证①中H₂SiF₆能全部反应，防止导致②中生成Na₂SiF₆沉淀．

点评：本题考查了实验方案设计中的有关问题，难度不大，能准确获取题目中有用的信息进行利用是解本题的关键．