高考化学一轮复习微专题5侯氏制碱法碳酸钠含量的测定学案

这是一份高考化学一轮复习微专题5侯氏制碱法碳酸钠含量的测定学案，共6页。试卷主要包含了侯氏制碱法等内容，欢迎下载使用。

1.侯氏制碱法
(1)制备原料：食盐、氨、二氧化碳。
氨和二氧化碳来自合成氨厂，后者是用水煤气制取氢气时的废气，化学方程式为C＋H2O(g) eq \(=====,\s\up7(高温)) CO＋H2，CO＋H2O(g) eq \(=====,\s\up7(高温)) CO2＋H2。
(2)反应原理。
①产生NaHCO3的反应：NH3＋NaCl＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。
②产生Na2CO3的反应：2NaHCO3 eq \(=====,\s\up7(△)) Na2CO3＋H2O＋CO2↑。
(3)绿色思想：循环使用的物质为CO2、饱和食盐水。
(4)工艺流程。

2.测定纯碱中碳酸钠的质量分数的常用方法
(1)气体法。
①测定原理。
Na2CO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋CO2↑。依据CO2气体的体积，确定Na2CO3的质量，进而确定纯碱中Na2CO3的含量。
②实验操作。
向m g纯碱样品中加入足量的稀硫酸，准确测量产生CO2气体的体积为V mL(已折算为标准状况)。
③数据处理。
纯碱样品中Na2CO3的质量为 eq \f(V,22 400) ml×106 g·ml－1＝ eq \f(106V,22 400) g，故纯碱样品中Na2CO3的质量分数为 eq \f(\f(106V,22 400) g,m g) ×100%＝ eq \f(53V,112m) %。
(2)沉淀法。
①测定原理。
Na2CO3＋BaCl2===BaCO3↓＋2NaCl。依据BaCO3沉淀的质量，确定Na2CO3的质量，进而确定纯碱中Na2CO3的含量。
②实验操作。
先将m g纯碱样品溶于水配成溶液，向溶液中加入过量的BaCl2溶液，经过滤、洗涤、干燥得 BaCO3 沉淀的质量为n g。
③数据处理。
纯碱样品中Na2CO3的质量为 eq \f(n g,197 g·ml－1) ×106 g·ml－1＝ eq \f(106n,197) g，故纯碱样品中Na2CO3的质量分数为 eq \f(\f(106n,197) g,m g) ×100%＝ eq \f(106n,197m) ×100%。
(3)滴定法。
用甲基橙作为指示剂，用盐酸滴定，当指示剂变色时，发生的反应为Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑，根据消耗标准盐酸的体积，求出Na2CO3的物质的量，进一步求出其含量。
1.侯德榜先生是我国现代化学工业的开拓者和奠基者，他于1943年发明的侯氏制碱法工艺流程如下图所示：
下列说法错误的是( )
A．该工艺中循环利用的物质为CO2和NH3
B．该工艺主产品是纯碱，副产品为NH4Cl
C．“过滤”后的母液中，n(Na＋)小于n(Cl－)
D．该工艺中涉及化合反应、复分解反应和分解反应
解析：选A。据题图可知，该工艺中原料为NaCl、NH3、CO2，循环利用的物质中不含NH3，A项错误；由工艺目的和题图可知，该工艺主产品为纯碱，副产品为NH4Cl，B项正确；“过滤”分离出NaHCO3，此时母液中主要含NaCl和NH4Cl，所以母液中n(Na＋)小于n(Cl－)，C项正确；工艺中涉及反应：NH3＋H2O＋CO2===NH4HCO3(化合反应)、NH4HCO3 ＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl (复分解反应)、2NaHCO3 eq \(=====,\s\up7(△)) Na2CO3＋H2O＋CO2↑ (分解反应)，D项正确。
2.实验室利用下图所示的装置模拟侯氏制碱法制备NaHCO3。下列说法正确的是( )
A．实验时应先打开活塞a后打开活塞b
B．装置乙中应盛放饱和Na2CO3溶液以除去HCl杂质
C．一段时间后，装置丙中可观察到有白色晶体析出
D．装置戊主要目的是吸收多余的 CO2
解析：选C。氨极易溶于水，使溶液显碱性，吸氨后的饱和食盐水可以吸收更多二氧化碳，故应先通入氨再通入二氧化碳；由大理石与盐酸反应制备的CO2中含HCl杂质，需通过饱和碳酸氢钠溶液除去；NH3、CO2、NaCl、H2O反应生成溶解度较小的碳酸氢钠晶体。A.由分析可知，实验时应先打开活塞b通入氨，后打开活塞a通入二氧化碳，A错误；B.二氧化碳能和碳酸钠溶液反应，装置乙中应盛放饱和NaHCO3溶液以除去HCl杂质，B错误；C.反应生成溶解度较小的碳酸氢钠晶体，故一段时间后，装置丙中可观察到有白色晶体析出，C正确；D.装置戊主要目的是吸收多余的氨，D错误。
3.(2021·新高考河北卷)化工专家侯德榜发明的侯氏制碱法为我国纯碱工业和国民经济发展做出了重要贡献。某化学兴趣小组在实验室中模拟并改进侯氏制碱法制备 NaHCO3，进一步处理得到产品Na2CO3和 NH4Cl。实验流程如下：
回答下列问题：
(1)从A～E中选择合适的仪器制备NaHCO3，正确的连接顺序是________(按气流方向，用小写字母表示)。为使A中分液漏斗内的稀盐酸顺利滴下，可将分液漏斗上部的玻璃塞打开或_________________________________________________________。


(2)B中使用雾化装置的优点是_____________________________________________________________
_______________________________________________________。
(3)生成NaHCO3 的总反应的化学方程式为_________________________________________________________。
(4)反应完成后，将B中U形管内的混合物处理得到固体NaHCO3和滤液。
①对固体NaHCO3充分加热，产生的气体先通过足量浓硫酸，再通过足量Na2O2，Na2O2增重0.14 g，固体NaHCO3的质量为________________________________________________________________________g。
②向滤液中加入NaCl粉末，存在NaCl(s)＋NH4Cl(aq)―→NaCl(aq)＋NH4Cl(s)过程。为使NH4Cl沉淀充分析出并分离，根据NaCl和NH4Cl溶解度曲线，需采用的操作为________、________、洗涤、干燥。
(5)无水Na2CO3可作为基准物质标定盐酸浓度。称量前，若无水Na2CO3保存不当，吸收了一定量水分，用其标定盐酸浓度时，会使结果________(填标号)。
A．偏高 B．偏低 C．不变
解析：(1)制备NaHCO3的具体过程为先制备CO2，再除去杂质HCl，然后通入饱和氨盐水中制得NaHCO3，最后用NaOH溶液处理多余的CO2，所以装置的连接顺序为aefbcgh。分液漏斗使用前需要让其与大气连通，否则液体无法滴落，所以为使A中分液漏斗内的稀盐酸顺利滴下，需要打开分液漏斗上部的玻璃塞或将分液漏斗上部玻璃塞上的凹槽与分液漏斗上端的小孔对齐。(2)雾化装置可以增大接触面积，使饱和氨盐水与CO2充分接触，使反应更充分。(3)生成NaHCO3的总反应的化学方程式为CO2＋NH3＋NaCl＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。(4)①1 ml CO2与足量Na2O2反应，最终Na2O2增重的质量相当于1 ml CO的质量，假设固体NaHCO3的质量为x g，可列如下关系式：
2NaHCO3～CO2～Na2O2～CO
2×84 28
x g 0.14 g
eq \f(2×84,x g) ＝ eq \f(28,0.14 g) ，解得x＝0.84。②根据题图中NaCl和NH4Cl的溶解度曲线可知，NH4Cl的溶解度随温度的升高
变化较大，而NaCl的溶解度随温度的升高变化不大，为使NH4Cl沉淀充分析出并分离，需采用的操作为降温结晶、过滤、洗涤、干燥。(5)若称量前的无水Na2CO3吸收了一定量的水，此时Na2CO3的含量偏低，则用其标定盐酸浓度时，会使结果偏高。
答案：(1)aefbcgh 将分液漏斗上部玻璃塞上的凹槽与分液漏斗上端的小孔对齐 (2)增大接触面积，使反应更充分 (3)NH3＋H2O＋NaCl＋CO2===NaHCO3↓＋NH4Cl (4)①0.84 ②降温结晶 过滤 (5)A