Question

【題目】某化學小組模擬“侯氏制堿法”，以NaCl、NH3、CO2和水等為原料以及圖1所示裝置制取NaHCO3，反應的化學方程式為NH3＋CO2＋H2O＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl，然后再將NaHCO3制成Na2CO3。

（1）裝置乙的作用是______________________________________。為防止污染空氣，尾氣中含有的______________需要進行吸收處理。

（2）由裝置丙中產生的NaHCO3制取Na2CO3時，需要進行的實驗操作有________________、洗滌、灼燒。

（3）若在(2)中灼燒的時間較短，NaHCO3將分解不完全，該小組對一份加熱了t1min的NaHCO3樣品的組成進行了研究。取加熱了t1min的NaHCO3樣品29.6 g完全溶于水制成溶液，然后向此溶液中緩慢地滴加稀鹽酸，并不斷攪拌，隨著鹽酸的加入，溶液中有關離子的物質的量的變化如圖2所示，則曲線c對應的溶液中的離子是______________________(填離子符號)；該樣品中NaHCO3和Na2CO3的物質的量之比是__________。

（4）若取10.5 g NaHCO3固體，加熱了t1min后，剩余固體的質量為7.4 g。如果把此剩余固體全部加入到200 mL 1 mol·L－1的鹽酸中，則充分反應后溶液中H＋的物質的量濃度為__________(設溶液體積變化忽略不計)。

Answer 1

【答案】 吸收HCl NH3 過濾 1∶2 0.375 mol·L－1

【解析】（1）裝置甲是制備二氧化碳氣體的反應裝置，生成的二氧化碳氣體中含有氯化氫氣體，對制備碳酸氫鈉有影響，裝置乙的作用是吸收氯化氫氣體；最后的尾氣中含有氨氣不能排放到空氣中，需要進行尾氣吸收；（2）由裝置丙中產生的NaHCO3發(fā)生的反應為，NH3+CO2+H2O+NaCl＝NaHCO3↓+NH4Cl，因此制取Na2CO3時需要過濾得到晶體，洗滌后加熱灼燒得到碳酸鈉；（3）取加熱了t1min的NaHCO3樣品29.6g完全溶于水制成溶液，然后向此溶液中緩慢地滴加稀鹽酸，并不斷攪拌．隨著鹽酸的加入，發(fā)生反應CO32-+H+＝HCO3-、HCO3-+H+＝CO2↑+H2O；溶液中有關離子的物質的量的變化為碳酸根離子減小，碳酸氫根離子濃度增大，當碳酸根離子全部轉化為碳酸氫根離子，再滴入鹽酸和碳酸氫根離子反應生成二氧化碳，碳酸氫根離子減小，所以c曲線表示的是碳酸氫根離子濃度變化；根據圖像可判斷碳酸根離子的物質的量0.2mol，因此根據碳原子守恒可知碳酸氫根離子的物質的量是0.1mol，因此樣品中NaHCO3和Na2CO3的物質的量之比是1：2；（4）10.5gNaHCO3固體物質的量為0.125mol，加熱了一段時間后，剩余固體的質量為7.4g，則根據方程式可知

2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O △m

2mol 1mol 62g

0.1mol 0.05mol 10.5g-7.4g＝3.1g

反應后NaHCO3物質的量＝0.125mol-0.1mol＝0.025mol；NaHCO3+HCl＝NaCl+H2O+CO2↑，消耗氯化氫物質的量0.025mol；Na2CO3物質的量＝0.05mol，Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑，消耗氯化氫物質的量0.1mol；剩余氯化氫物質的量＝0.200L×1mol/L-0.025mol-0.1mol＝0.075mol，剩余溶液中c（H+）＝0.075mol÷0.2L＝0.375mol/L。