Question

2．某校课外小组模拟工业制备纯碱并测定纯碱的纯度，甲、乙两组同学分别进行了下列相关实验．
（1）写出碳酸氢钠受热分解的化学方程式2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑．
（2）甲组同学利用以下装置制备碳酸氢钠（如图1）：
已知：1．反应原理：NaCl+CO₂+NH₃+H₂O═NaHCO₃↓+NH₄Cl
2．NH₃极易溶于水

①图中装置的连接顺序为a接e，b接f，g接h．
②装置B中烧瓶内发生复分解反应的化学方程式为2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O．
③实验中要求先通入NH₃，过量之后再通入CO₂．
④装置C中盛放的试剂是饱和NaHCO₃，其作用是除去二氧化碳中的HCl．
（3）已知实验中得到的Na₂CO₃中常含有少量NaCl．乙组设计如图2所示装置来测定Na₂CO₃的含量．
①检验装置F气密性的方法是：塞紧带长颈漏斗的三孔橡胶塞，夹紧弹簧夹后，从漏斗注入一定量的水，使漏斗内的水面高于瓶内的水面，停止加水后静置，若液面不下降，说明装置不漏气．
②装置E中的试剂NaOH溶液，装置G的作用是干燥CO₂．
③实验中需要测定的数据有固体样品质量和H碱石灰的增重．
④以上实验装置存在明显缺陷，该缺陷导致测定结果偏高，改进的措施是在装置H后增加一个盛有碱石灰的干燥装置．

Answer 1

分析 （1）碳酸氢钠分解生成碳酸钠、水、二氧化碳；
（2）①氨气极易溶于水，需要防止倒吸，所以通入氨气的导管应该稍稍接触液面，即b连接f；
②装置B为氯化铵与氢氧化钙混合加热生成氯化氨气和水；
③根据实验原理NaCl+CO₂+NH₃+H₂O═NaHCO₃↓+NH₄Cl，则为了增大碳酸氢钠的产量即要增大二氧化碳的溶解，据此分析；
④根据制备二氧化碳时会含有氯化氢杂质气体，所以装置C为除去二氧化碳中的HCl；
（3）①检验装置F气密性的方法是：塞紧带长颈漏斗的三孔橡胶塞，夹紧弹簧夹后，从漏斗注入一定量的水，使漏斗内的水面高于瓶内的水面，停止加水后，利用压强变化和液面变化分析判断；
②实验装置中会残留部分二氧化碳，影响H中二氧化碳质量的测定，需要通入空气将装置内的二氧化碳完全排入H中被吸收，空气中含有二氧化碳，故应先用氢氧化钠溶液吸收，防止影响二氧化碳的测定；浓硫酸具有吸水性，能够吸收二氧化碳中的水分；
③测定Na₂CO₃的含量则根据$\frac{碳酸钠质量}{样品总质量}$×100%计算，据此分析；
④H后缺少吸收空气中二氧化碳和水的装置，则空气中的二氧化碳和水蒸气被装置H吸收，称量质量增大，Na₂CO₃的含量将偏高．

解答 解：（1）碳酸氢钠分解生成碳酸钠、水、二氧化碳，反应为2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，故答案为：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
（2）①操作过程，向氨化后饱和食盐水中通入二氧化碳、氨气发生反应生成碳酸氢钠，氨气极易溶于水，应该将D中通氨气导管末端刚刚接触液面，所以a接e、b接f，故答案为：e；f；
②装置B为氯化铵与氢氧化钙混合加热生成氯化氨气和水，反应的化学方程式为：2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，故答案为：2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
③根据实验原理NaCl+CO₂+NH₃+H₂O═NaHCO₃↓+NH₄Cl，则为了增大碳酸氢钠的产量即要增大二氧化的溶液，所以先实验中要求先通入NH₃，过量之后溶液成碱性再通入CO₂，故答案为：NH₃；CO₂；
④根据制备二氧化碳时会含有氯化氢杂质气体，所以装置C装饱和NaHCO₃，除去二氧化碳中的HCl，故答案为：饱和NaHCO₃；除去二氧化碳中的HCl；
故答案为：用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近管口f，若有白烟生成，说明氨气过量（或用湿润的红色石蕊试纸靠进管口f，若试纸变蓝，说明氨气过量）；
（3）①检验装置F气密性的方法为：塞紧带长颈漏斗的三孔橡胶塞，夹紧弹簧夹后，从漏斗注入一定量的水，使漏斗内的水面高于瓶内的水面，停止加水后，若漏斗中与试剂瓶中的液面差保持不再变化，证明装置气密性完好，
故答案为：液面不下降；
②实验装置中会残留部分二氧化碳，影响H中二氧化碳质量的测定，需要通入空气将装置内的二氧化碳完全排入H中被吸收，空气中含有二氧化碳，故应先用氢氧化钠溶液吸收，防止影响二氧化碳的测定；从装置F产生的二氧化碳气体中会有水，影响测定结果，需要用装置G干燥二氧化碳，减小测定误差，故答案为：NaOH溶液；干燥CO₂；
③测定Na₂CO₃的含量则根据$\frac{碳酸钠质量}{样品总质量}$×100%计算，碳酸钠质量则根据H碱石灰的增重即二氧化碳质量计算可得，样品总质量可以开始称量，所以实验中需要测定的数据有固体样品质量和H碱石灰的增重，故答案为：固体样品质量和H碱石灰的增重；
④装置H直接与空气相连，则空气中的二氧化碳和水蒸气被装置H吸收，导致H装置的称量质量增大，测定的Na₂CO₃的含量将偏高，所以该装置的缺陷是装置H后缺少盛有碱石灰的干燥装置，
故答案为：在装置H后增加一个盛有碱石灰的干燥装置．

点评 本题考查了纯碱工业的生成原理及其应用，题目难度中等，明确实验目的及化学实验基本操作方法为解答关键，试题知识点较多、综合性较强，充分考查了学生的分析、理解能力及化学实验能力．