Question

3．“侯氏制堿法”是我國(guó)著名的工業(yè)化學(xué)家侯德榜發(fā)明的，該制堿法為中國(guó)化學(xué)工業(yè)乃至世界化學(xué)工業(yè)做出了重要的貢獻(xiàn)．請(qǐng)回答以下問題：
（1）為了驗(yàn)證NaHCO₃和Na₂CO₃的穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)了如圖1的實(shí)驗(yàn)裝置（鐵架臺(tái)、夾持儀器、加熱裝置等已省略）：

在Y中應(yīng)放的物質(zhì)是Na₂CO₃（填化學(xué)式）；
（2）某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組以NH₃、CO₂、飽和食鹽水為原料，模擬侯德榜先生制堿原理設(shè)計(jì)了如圖2的實(shí)驗(yàn)裝置．
①寫出對(duì)應(yīng)儀器的名稱：a分液漏斗，b圓底燒瓶；
②實(shí)驗(yàn)的操作步驟中，打開旋塞K₁、K₂的合理順序?yàn)椋合却蜷_K₁，后打開K₂（填字母代號(hào)）．理由是氨氣在水中溶解度很大，先通氨氣有利于二氧化碳的充分吸收，可提高制堿的效率；
③利用該裝置制得的NaHCO₃將采用過慮（填實(shí)驗(yàn)操作）分離；裝置中氣膽的作用是平衡內(nèi)外壓強(qiáng)，存儲(chǔ)剩余氣體；
（3）實(shí)驗(yàn)室欲配制500mL0.1mol•L^-1NaHCO₃溶液．
①配制溶液時(shí)需用的玻璃儀器主要有量筒、燒杯、玻璃棒、500mL容量瓶、膠頭滴管；
②下列情況會(huì)造成所配溶液的濃度偏低的是a、c．
a．加水時(shí)超過刻度線            b．容量瓶?jī)?nèi)壁附有水珠而未干燥處理
c．未洗滌燒杯和玻璃棒          d．定容時(shí)俯視刻度線．

Answer 1

分析 侯氏制堿法的流程是在氨化飽和的氯化鈉溶液里通CO₂氣體，因碳酸氫鈉的溶解度比碳酸鈉小，有碳酸氫鈉沉淀生成，經(jīng)過濾、洗滌干燥后，再將碳酸氫鈉加熱分解可得純堿，同時(shí)生成的CO₂氣體循環(huán)利用，
（1）碳酸鈉比碳酸氫鈉穩(wěn)定，可選擇間接加熱的方法來(lái)比較二種鹽的穩(wěn)定性；
（2）①可結(jié)合常見的化學(xué)儀器判定儀器a是分液漏斗，b是圓底燒瓶；
②侯氏制堿法的原理是先通NH₃，再通CO₂，主要是利用氨氣溶解于水形成堿性溶液，可利于溶解更多的CO₂；
③從溶液里獲得不溶物可以使用過濾操作進(jìn)行分離，氣膽可以起到穩(wěn)壓作用，容器內(nèi)壓強(qiáng)偏大，氣膽擴(kuò)張，可以收集剩余氣體；
（3）①配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液需要的玻璃儀器有燒杯、量筒、玻璃棒、一定規(guī)格的容量瓶、膠頭滴管等；
②可根據(jù)c=$\frac{n}{V}$進(jìn)行判斷，如果操作導(dǎo)致溶質(zhì)偏多，則濃度偏大，導(dǎo)致溶液體積偏大，則濃度偏�。�

解答 解：（1）Y是直接加熱的固體，可選擇碳酸鈉，X是間接加熱選擇碳酸氫鈉，這樣實(shí)驗(yàn)時(shí)直接加熱的碳酸鈉不分解，間接加熱的碳酸氫鈉發(fā)生分解，可得到碳酸鈉比碳酸氫鈉穩(wěn)定，故答案為：Na₂CO₃；
（2）①裝置中儀器a是分液漏斗，b是圓底燒瓶，故答案為：分液漏斗；圓底燒瓶；
②因?yàn)橐�先通NH₃，再通CO₂，則需先打開K₁，再打開K₂，主要是氨氣在水中溶解度很大，先通氨氣有利于二氧化碳的充分吸收，可提高制堿的效率，故答案為：K₁；K₂；氨氣在水中溶解度很大，先通氨氣有利于二氧化碳的充分吸收，可提高制堿的效率；
③利用過慮操作從反應(yīng)后的混合液中獲得碳酸氫鈉，氣膽可起到平衡內(nèi)外壓強(qiáng)，存儲(chǔ)剩余氣體的作用，故答案為：過濾；平衡內(nèi)外壓強(qiáng)，存儲(chǔ)剩余氣體；
（3）①配制5500mL0.1mol•L^-1NaHCO₃溶液，除量筒、燒杯、玻璃棒外還需要的玻璃儀器有500mL容量瓶及膠頭滴管，故答案為：500mL容量瓶、膠頭滴管；
②a．加水時(shí)超過刻度線，溶液體積偏大，濃度偏低，故正確；          
b．容量瓶?jī)?nèi)壁附有水珠而未干燥處理，對(duì)溶質(zhì)及溶液的體積無(wú)影響，對(duì)濃度也無(wú)影響，故錯(cuò)誤；
c．未洗滌燒杯和玻璃棒，溶質(zhì)沒有完全轉(zhuǎn)移到容量瓶中，濃度偏低，故正確；          
d．定容時(shí)俯視刻度線，液面在刻度線以下，溶液體積偏小，濃度偏大，故錯(cuò)誤；
故答案為：ac．

點(diǎn)評(píng) 本題以侯氏制堿法為載體，考查了物質(zhì)分離提純的基本操作、配制一定物質(zhì)的量的濃度的實(shí)驗(yàn)操作及誤差分析，屬基礎(chǔ)性考查，難度不大，對(duì)學(xué)生雙基要求比較高．