纯碱(Na2CO3) 在生产生活中具有广泛的用途。以下是实验室模拟制碱原理制取Na2CO3的流程图:
已知:向饱和食盐水中通入NH3、CO2后发生的反应为NaCl+NH3+CO2+H2O→NaHCO3↓+NH4Cl。请回答以下问题:
(1)粗盐中含有的杂质离子有Ca2+、Mg2+、SO42-等。
精制除杂的步骤顺序a→_______→________→________→b(填字母编号)。
a.粗盐溶解,滤去沉渣;
b.加入盐酸调pH;
c.加入Ba(OH) 2溶液;
d.加入Na2CO3溶液;
e.过滤
向饱和食盐水中先通入NH3,后通入CO2,理由是_____________________。
(2)灼烧固体A制Na2CO3应在_____(填字母序号)中进行。
a.坩埚 b.蒸发皿 c.烧杯 d.锥形瓶
证明滤液A中含有NH4+的方法是 。对滤液A进行重结晶能够获得NH4HCO3,向pH=13含Na+、K+的溶液中加入少量NH4HCO3,使pH降低,反应的离子方程式______________________。
(3)下图装置中常用于实验室制备CO2的是_____(填字母编号);用b示意的装置制备NH3时,分液漏斗中盛放的试剂______(填试剂名称),烧瓶内可加入的固体试剂 (填试剂名称)。
(4)一种天然碱晶体成分是aNa2CO3·bNa2SO4·cH2O,某同学利用下列提供的试剂,设计了如下简单合理测定Na2CO3的质量分数的实验方案。请把实验方案补充完整(仪器自选):
供选择的试剂:1.0 mol·L-1H2SO4溶液、1.0 mol·L-1BaCl2溶液、稀氨水、碱石灰、Ca(OH) 2溶液、蒸馏水
①称取m1 g一定量天然碱晶体样品,溶于适量蒸馏水中;
②_________________________________________________________________;
③_________________________________________________________________;
④计算天然碱晶体中含Na2CO3的质量分数。
(1)c d e(2分);NH3易溶于水,有利于吸收溶解度不大的CO2(1分)
(2) a (1分) 取少量滤液A于试管中,加入足量NaOH溶液并加热,产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体,证明A中含有NH4+。(2分) NH4++HCO3-+2OH-=NH3·H2O+CO32-+H2O (2分)
(3)b c (2分)浓氨水( 1分) 、生石灰(或NaOH固体或碱石灰)( 1分) ;
(4)②加入足量稀硫酸并微热,产生的气体通过足量的澄清石灰水,(1分)③过滤、洗涤、干燥、称量沉淀;(2分)
题目分析:(1)本题考查物质的分离提纯。为保证杂质离子除尽,所加试剂要过量,过量的离子在后续操作中必须除去;根据题给信息知,加入过量Ba(OH) 2溶液可除去SO42-和Mg2+,加入过量Na2CO3溶液可除去Ca2+和过量的Ba2+,过滤后,加盐酸能除去过量的CO32—和OH—溶液,所以应先加Ba(OH)2溶液再加Na2CO3溶液,过滤,最后加入盐酸,精制除杂的步骤顺序c d e;NH3极易溶于水,有利于吸收溶解度不大的CO2,所以向饱和食盐水中先通入NH3,后通人CO2;(2)灼烧固体应在坩埚中进行,选a;证明滤液A中含有NH4+的方法是取少量滤液A于试管中,加入足量NaOH溶液并加热,产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体,证明A中含有NH4+;对滤液A进行重结晶能够获得NH4HCO3,向pH=13含Na+、K+的溶液中加入少量NH4HCO3,使pH降低,反应的离子方程式 NH4++HCO3-+2OH-=NH3·H2O+CO32-+H2O;(3)实验室制取二氧化碳常选用大理石和稀盐酸反应制取,固体和液体不加热制气体,选bc;用b示意的装置制备NH3时,分液漏斗中盛放的试剂为浓氨水,烧瓶内可加入的固体试剂生石灰或氢氧化钠或碱石灰;(4)根据题给信息知,该实验的原理为将碳酸根全部转换成二氧化碳,利用二氧化碳和澄清石灰水产生沉淀,通过沉淀的质量求出二氧化碳的物质的量、Na2CO3的物质的量和质量,最终求出Na2CO3的质量分数,所以补充的实验步骤应为②加入足量稀硫酸并微热,产生的气体通过足量的澄清石灰水,③过滤、洗涤、干燥、称量沉淀。