新人教版高考化学一轮复习第3章金属及其重要化合物专题突破6侯氏制碱法及有关纯碱的实验探究纯度测定学案

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专题突破6　侯氏制碱法及有关纯碱的实验探究(纯度测定)1．制备原料食盐、氨、二氧化碳——合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气，其反应为C＋H2O(g)CO＋H2，CO＋H2O(g)CO2＋H2。2．工艺流程3．反应原理(1)产生NaHCO3的反应：NH3＋NaCl＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。(2)产生Na2CO3的反应：2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑。4．绿色思想循环使用的物质为CO2、食盐水。1．Na2CO3的制取方法。(1)我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，其生产流程可简要表示如下：①往饱和食盐水中依次通入足量的NH3、CO2(氨碱法)，而不先通CO2再通NH3的原因是______________________________________________________。②从生产流程图可知，可循环利用的物质是________________________。③写出沉淀池中、煅烧炉中反应的化学方程式：____________________。(2)如何用CO2和50 mL 2 mol·L－1NaOH溶液制取50 mL 1 mol·L－1Na2CO3溶液？①写出简要的实验步骤：_______________________________________。②写出有关反应的化学方程式：_________________________________。答案：(1)①CO2在NaCl溶液中的溶解度很小，先通入NH3使食盐水呈碱性，能够吸收大量CO2气体，产生较高浓度的HCO，才能析出NaHCO3晶体②食盐水、CO2③NH3＋CO2＋H2O＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl、2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O(2)①将50 mL 2 mol·L－1NaOH溶液等分成两份，在一份NaOH溶液中通入过量的CO2气体，再将两溶液混合，即得50 mL 1 mol·L－1Na2CO3溶液②NaOH＋CO2===NaHCO3、NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O2．制得的碳酸钠样品中往往含有少量NaCl，现欲测定样品中Na2CO3的质量分数，某探究性学习小组分别设计了如下实验方案。回答下列有关问题：方案一：把一定质量的样品溶解后加入过量的CaCl2溶液，将所得沉淀________(填操作名称)、洗涤、烘干、称量、计算。洗涤沉淀的具体操作是________________________________________。方案二：将一定量的样品与足量硫酸反应后，用图甲所示装置测定产生CO2的体积，为了确保测定结果的准确性，B中的溶液最好采用________________。图甲装置中实验仪器a的名称是________。方案三：利用图乙所示装置来测定纯碱样品中碳酸钠的质量分数(铁架台、铁夹等在图中均已略去)。实验步骤如下：①按图连接装置，并检查气密性；②准确称得盛有碱石灰的干燥管D的质量为83.4 g；③准确称得6 g纯碱样品放入容器c中；④打开分液漏斗b的旋塞，缓缓滴入稀硫酸，至不再产生气泡为止；⑤打开弹簧夹，往试管A中缓缓鼓入空气数分钟，然后称得干燥管D的总质量为85.6 g。(1)若④⑤两步的实验操作太快，则会导致测定结果________(填“偏大”或“偏小”)。(2)装置A中试剂X应选用________。(3)装置E的作用是________________________________________。(4)根据实验中测得的有关数据，计算纯碱样品中Na2CO3的质量分数为________(结果保留小数点后一位)。解析：方案一：Na2CO3与过量CaCl2溶液反应生成CaCO3 沉淀，过滤后分离出沉淀，洗涤沉淀时，沿玻璃棒缓慢地向过滤器中加蒸馏水至浸没沉淀物，使水自然流下，重复操作2～3次。方案二：样品中Na2CO3与足量硫酸反应后产生CO2，用排液法测定生成CO2的体积，因CO2在饱和NaHCO3溶液中的溶解度小，所以B中的溶液最好采用饱和NaHCO3溶液；题图甲装置中仪器a为圆底烧瓶。方案三：(1)反应过快会使产生的CO2气体不能被装置D中碱石灰完全吸收；快速鼓入空气，也会使装置内残留的CO2不能被装置D中碱石灰完全吸收，则测得的CO2质量偏小，导致测定结果偏小。(2)鼓入空气，可把残留在装置B、C中的CO2赶出，被装置D中碱石灰吸收，因为空气中含有CO2，因此应把鼓入空气中的CO2吸收处理，所以装置A中试剂X应选用NaOH溶液。(3)如果装置D直接与外界空气相连通，则空气中的水蒸气和CO2会对测定结果带来影响，所以装置E的作用是防止空气中的水蒸气和CO2进入装置D中。(4)反应中放出CO2气体的质量为85.6 g－83.4 g＝2.2 g，设消耗碳酸钠的质量为x，Na2CO3～CO2106      44x       2.2 g解得x＝5.3 g，纯碱样品中Na2CO3的质量分数为×100%≈88.3%。答案：方案一：过滤　沿玻璃棒缓慢地向过滤器中加蒸馏水至浸没沉淀物，使水自然流下，重复2～3次方案二：饱和NaHCO3溶液　圆底烧瓶方案三：(1)偏小　(2)NaOH溶液　(3)防止空气中的CO2和水蒸气进入装置D中　(4)88.3%测定纯碱样品中Na2CO3质量分数的两种方法沉淀法发生反应Na2CO3＋CaCl2===CaCO3↓＋2NaCl，依据CaCO3沉淀的质量确定Na2CO3的物质的量，进而确定纯碱样品中Na2CO3的质量分数气体法发生反应Na2CO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋CO2↑，依据CO2的体积确定Na2CO3的物质的量，进而确定纯碱样品中Na2CO3的质量分数