Question

實(shí)驗(yàn)室擬用食鹽和碳酸氫銨制備NaHCO₃，將所得NaHCO₃灼燒，得Na₂CO₃固體．生成NaHCO₃的相關(guān)數(shù)據(jù)如下圖（已知：高于35℃NH₄HCO₃開始分解）．

（1）在飽和NaCl溶液中分批加入研細(xì)的NH₄HCO₃固體，保溫，靜置、過濾，得NaHCO₃晶體．反應(yīng)溫度范圍應(yīng)控制在

 

，為控制溫度，采取的加熱方法是

 

．
（2）用蒸餾水洗滌NaHCO₃晶體的目的是

 

（3）過濾后得到的母液中含有

 

（以化學(xué)式表示），其中濃度達(dá)到飽和的是

 

（填化學(xué)式）．
（4）欲使母液中的NH₄Cl結(jié)晶析出且其中不夾帶NaHCO₃，可以采取的措施是

 

．
a．加入磨細(xì)的NH₄HCO₃固體               b．加入磨細(xì)的NaCl固體
c．溫度控制在0～10℃d．溫度控制在100℃左右
（5）測(cè)試純堿產(chǎn)品中NaHCO₃含量的方法是：稱取純堿樣品W g，用蒸餾水溶解，加1-2滴酚酞，用c mol/L的標(biāo)準(zhǔn)HCl溶液滴定至溶液由紅色到無色，反應(yīng)的離子方程式為

 

，此時(shí)滴定管讀數(shù)為V₁mL，再加1-2滴甲基橙，繼續(xù)滴定至溶液由黃變橙，此時(shí)滴定管讀數(shù)為V₂mL．W g樣品中NaHCO₃消耗標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液

 

mL，純堿樣品中NaHCO₃質(zhì)量分?jǐn)?shù)：NaHCO₃%=

 

．

Answer 1

分析：（1）碳酸氫銨與碳酸氫鈉的溶解度在30℃時(shí)相差較大，若溫度過低，則反應(yīng)速率較慢，高于35℃時(shí)NH₄HCO₃開始分解，故反應(yīng)溫度控制在30-35℃之間為宜；因?yàn)榭刂频臏囟仍?00℃以下，使溫度保持一個(gè)恒定，常用水浴加熱來控制；
（2）未反應(yīng)完的氯化鈉、碳酸氫銨及生成的氯化銨會(huì)附著在碳酸氫鈉晶體表面；
（3）析出碳酸氫鈉后的溶液為碳酸氫鈉的飽和溶液，所以母液中有未反應(yīng)完的氯化鈉和碳酸氫氨，及生成的氯化銨和沒有析出的碳酸氫鈉；
（4）根據(jù)溶解平衡知識(shí)與溶解度進(jìn)行分析；
（5）開始發(fā)生CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，加酚酞做指示劑，溶液由紅色到無色，說明反應(yīng)到終點(diǎn)，再加甲基橙指示劑，指示HCO₃^-+H⁺=CO₂+H₂O反應(yīng)的終點(diǎn)，由反應(yīng)可知，溶液中CO₃^2-完全反應(yīng)消耗鹽酸體積2V₁ mL，樣品中含有的碳酸氫鈉反應(yīng)消耗鹽酸體積為（V₂-2V₁ ）mL，計(jì)算樣品中碳酸氫鈉消耗鹽酸的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為．

解答：解：（1）碳酸氫銨與碳酸氫鈉的溶解度在30℃時(shí)相差較大，有利于碳酸氫鈉析出，若溫度過低，則反應(yīng)速率較慢，高于35℃時(shí)NH₄HCO₃開始分解，故反應(yīng)溫度控制在30～35℃之間為宜；因?yàn)榭刂频臏囟仍?00℃以下，使溫度保持一個(gè)恒定，常用水浴加熱來控制；
故答案為：30～35℃；水浴加熱；
（2）未反應(yīng)完的氯化鈉、碳酸氫銨及生成的氯化銨會(huì)附著在碳酸氫鈉晶體表面，用蒸餾水洗滌NaHCO₃晶體的目的是為除去附著在晶體表面的NH₄⁺、Cl^-，
故答案為：除去附著在晶體表面的NH₄⁺、Cl^-；
（3）過濾除去析出的碳酸氫鈉，溶液中還有部分碳酸氫鈉未析出，是碳酸氫鈉的飽和溶液，還有溶解在溶液中未析出的NaCl、NH₄Cl、NH₄HCO₃，所得的母液主要成分為NaHCO₃、NaCl、NH₄Cl、NH₄HCO₃，
故答案為：NaHCO₃、NaCl、NH₄Cl、NH₄HCO₃；NaHCO₃；
（4）a．加入磨細(xì)的NH₄HCO₃固體，增大溶液中HCO₃^-濃度，溶解平衡向生成碳酸氫鈉方向移動(dòng)，析出碳酸氫鈉，故a錯(cuò)誤；
b．加入磨細(xì)的NaCl固體，增大溶液Cl^-濃度到一定程度，溶解平衡向生成氯化銨方向移動(dòng)，析出氯化銨，故b正確；
c．溫度控制在0～10℃時(shí)，氯化銨的溶解度小于氯化鈉，有利于氯化銨的析出，但母液中碳酸氫鈉為飽和溶液，溫度降低會(huì)析出碳酸氫鈉，故c錯(cuò)誤；
d．溫度在100℃左右，氯化銨的溶解度很大，不利于氯化銨析出，故d錯(cuò)誤，
故答案為：b；
（5）開始發(fā)生CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，加酚酞做指示劑，溶液由紅色到無色，說明反應(yīng)到終點(diǎn)，再加甲基橙指示劑，指示HCO₃^-+H⁺=CO₂+H₂O反應(yīng)的終點(diǎn)，由反應(yīng)可知，溶液中CO₃^2-完全反應(yīng)消耗鹽酸體積2V₁ mL，樣品中含有的碳酸氫鈉反應(yīng)消耗鹽酸體積為（V₂-2V₁ ）mL，故樣品中碳酸氫鈉消耗鹽酸的物質(zhì)的量=cmol/L×（V₂-2V₁）×10^-3L=c×（V₂-2V₁）×10^-3mol，由方程式可知，樣品中n（NaHCO₃）=c×（V₂-2V₁）×10^-3mol，故樣品中碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

c×(V2-2V1)×10-3mol×84g/mol

W g

×100%=

8.4c(V2-2V1)

W

%，
故答案為：CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-；（V₂-2V₁ ）；

8.4c(V2-2V1)

W

%．

點(diǎn)評(píng)：本題考查侯氏制堿法、溶解度、物質(zhì)的分離提純、物質(zhì)含量測(cè)定、滴定原理應(yīng)用等，難度較大，側(cè)重考查學(xué)生對(duì)溶解度曲線的分析利用，注意根據(jù)存在的離子判斷母液中可能存在的溶質(zhì)，題目涉及物質(zhì)的溶解平衡問題，結(jié)合溶解平衡進(jìn)行解答．