Question

已知NaHCO₃低溫時溶解度小，侯德榜制堿的方法是：向氨化的飽和食鹽水中通入過量的二氧化碳，即有晶體析出，經過濾、洗滌、焙燒得純堿．此過程可以表示為：
①NaCl （飽和）+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl（此反應是放熱反應）
②2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O
現某化學小組根據上述原理在實驗室中模擬制堿過程，下圖C裝置是溶有氨和NaCl的溶液，且二者均達到了飽和．
（1）制CO₂時為了使反應隨開隨用，隨關隨停，上圖A方框內應選用以下

C

裝置．簡述該裝置隨關隨停的理由

關閉彈簧夾后反應生成的氣體上部壓強增大，到達一定程度后可把反
應液壓回漏斗，使固液分離從而停止反應

．

（2）為使實驗能夠進行，在B、D方框內補上所需裝置，并指明所用試劑（將裝置圖畫在答題紙上）
（3）完成第（2）步，該小組檢驗氣密性合格后進行實驗，發(fā)現析出的晶體非常少，在老師的指導下，他們對某個裝置進行了改進，達到了實驗目的．你認為他們的改進方法是

將C裝置浸泡在一個盛有冰水混合物的水槽里（大燒杯）

．
（4）若所用飽和食鹽水中含有NaCl的質量為5.85g，實驗后得到干燥的NaHCO₃晶體的質量為5.46g，假設第二步分解時沒有損失，則Na₂CO₃的產率為

65%

．

Answer 1

分析：（1）制CO₂時為了使反應隨開隨用，隨關隨停，需要應用啟普發(fā)生器的裝置原理，利用止水夾控制氣體壓強，使液體和固體分離停止反應，打開壓強減小液體和固體接觸繼續(xù)反應；
（2）制備裝置中C為氨化的飽和氯化鈉溶液，制備出二氧化碳氣體中含有氯化氫氣體，影響碳酸氫鈉的生成，B裝置中需要通過飽和碳酸氫鈉溶液除去；D裝置是防止氨氣污染環(huán)境，需要吸收氨氣的試劑，可以是稀硫酸或水；B裝置洗氣裝置，導氣管長進短出；D裝置是吸收易溶于水的氨氣，同時防倒吸的裝置；
（3）降低反應的溫度，碳酸氫鈉溶解度減��；
（4）依據化學方程式計算理論生成碳酸氫鈉的質量，依據碳酸氫鈉分解的化學方程式計算碳酸鈉質量，結合實際生成碳酸鈉的質量計算產率；

解答：解：（1）啟普發(fā)生器是隨時進行，隨時停止的裝置，適用于固體和液體不加熱反應生成不溶于水的氣體制備反應，所以制CO₂時為了使反應隨開隨用，隨關隨停應符合啟普發(fā)生器的原理應用，利用止水夾控制氣體壓強，使液體和固體分離停止反應，打開壓強減小液體和固體接觸繼續(xù)反應；
故答案為：C，關閉彈簧夾后反應生成的氣體上部壓強增大，到達一定程度后可把反應液壓回漏斗，使固液分離從而停止反應；
（2）制備裝置中C為氨化的飽和氯化鈉溶液，制備出二氧化碳氣體中含有氯化氫氣體，影響碳酸氫鈉的生成，B裝置中需要通過飽和碳酸氫鈉溶液除去；D裝置是防止氨氣污染環(huán)境，需要吸收氨氣的試劑，可以是稀硫酸或水；B裝置洗氣裝置，導氣管長進短出；D裝置是吸收易溶于水的氨氣，同時防倒吸的裝置；裝置為
故答案為：試劑：飽和的碳酸氫鈉溶液  試劑：稀硫酸或水
             
（3）通過降低溫度，減小碳酸氫鈉的溶解度，使碳酸氫鈉析出，所以將C裝置浸泡在一個盛有冰水混合物的水槽里（大燒杯）可以達到目的；
故答案為：將C裝置浸泡在一個盛有冰水混合物的水槽里（大燒杯）
（4）若所用飽和食鹽水中含有NaCl的質量為5.85g，理論上依據化學方程式計算：NH₃+CO₂+H₂O+NaCl=NaHCO₃+NH₄Cl；得到碳酸氫鈉質量為8.4g，分解生成碳酸鈉質量依據化學方程式計算：2NaHCO₃=Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；碳酸鈉的質量為5.3g；實驗后得到干燥的NaHCO₃晶體的質量為5.46g，生成碳酸鈉質量為：
2NaHCO₃=Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；
168      106
5.46g     3.445g
假設第二步分解時沒有損失，則碳酸鈉的產率=

3.445g

5.3g

×100%=65%；
故答案為：65%

點評：本題考查了純堿制備原理的實驗應用，此題是一道實驗探究綜合題，充分的展示了化學知識的方方面面，該題綜合性強難度較大，對訓練學生良好地思維品質以及知識的嚴密性有較好的幫助．