Question

【題目】1942 年，我國化工專家侯德榜以 NaCl、NH3、CO2 等為原料先制得 NaHCO3，進而生產出純堿， 他的“侯氏制堿法”為世界制堿工業做出了突出貢獻。有關反應的化學方程式如下：

NH3＋CO2＋H2O=NH4HCO3 ；

NH4HCO3＋NaCl=NaHCO3↓＋NH4Cl ；

2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O

(1)“侯氏制堿法”把合成氨和純堿兩種產品聯合生產，請寫出工業合成氨的化學反應方程式_______

(2)碳酸氫銨與飽和食鹽水反應，能析出碳酸氫鈉晶體的原因是_______。

a．碳酸氫鈉難溶于水

b．碳酸氫鈉受熱易分解

c．碳酸氫鈉的溶解度相對較小，所以在溶液中首先結晶析出

(3)某探究活動小組根據上述制堿原理，欲制備碳酸氫鈉，同學們按各自設計的方案進行實驗。

第一位同學：將二氧化碳氣體通入含氨的飽和食鹽水中制備碳酸氫鈉，實驗裝置如圖所示(圖中夾持、固定用的儀器未畫出)。

請回答：

①寫出甲中發生反應的離子方程式_______。

②乙裝置中的試劑是_______。

③實驗結束后，分離出 NaHCO3 晶體的操作是_______ (填分離操作的名稱)。

第二位同學：用如圖裝置進行實驗(其它裝置未畫出)。

①為提高二氧化碳在此反應溶液中被吸收的程度，實驗時，須先從 a 管通入_______氣體，再從b 管中通入_______氣體。

②裝置 c 中的試劑為_______(選填字母)。

e．堿石灰 f.．濃硫酸 g．無水氯化鈣

Answer 1

【答案】N2 + 3H2 2NH3 c CaCO3 + 2H+= Ca2++ H2O + CO2↑ 飽和碳酸氫鈉溶液 過濾 NH3(氨) CO2 (二氧化碳) g

【解析】

(1)工業合成氨反應，利用N2、H2在高溫、高壓、催化劑作用下制NH3；

(2)a．碳酸氫鈉易溶于水；

b．碳酸氫鈉固態時受熱易分解，在水溶液中受熱不分解；

c．碳酸氫鈉的溶解度相對較小，易結晶析出，促使平衡向生成物方向移動；

(3)第一位同學：將二氧化碳氣體通入含氨的飽和食鹽水中制備碳酸氫鈉；

甲裝置中，CaCO3與鹽酸反應制CO2氣體，但CO2中混有HCl；乙中加入飽和NaHCO3溶液，以除去CO2中的HCl；在丙裝置中，CO2通入含氨的飽和食鹽水中，生成NaHCO3和NH4Cl；丁裝置用于吸收隨未反應CO2逸出的NH3；

第二位同學：用如圖裝置進行實驗(其它裝置未畫出)；

由于CO2在水中的溶解度不大，所以應先通NH3，后通CO2，最后還需吸收未反應的NH3。

(1) 工業合成氨反應，利用N2、H2在高溫、高壓、催化劑作用下制NH3，反應方程式N2 + 3H2 2NH3；答案為：N2 + 3H2 2NH3；

(2) a．碳酸氫鈉易溶于水，a不合題意；

b．碳酸氫鈉固態時受熱易分解，對侯德榜制堿反應不產生影響，b不合題意；

c．碳酸氫鈉的溶解度相對較小，易結晶析出，促使平衡向生成物方向移動，從而使NaHCO3結晶析出，c符合題意；

故選c；

(3) 第一位同學：將二氧化碳氣體通入含氨的飽和食鹽水中制備碳酸氫鈉；

①甲中CaCO3與鹽酸反應制CO2氣體，離子方程式為CaCO3 + 2H+= Ca2++ H2O + CO2↑；答案為：CaCO3 + 2H+= Ca2++ H2O + CO2↑；

②乙裝置的作用是除去CO2中的HCl，所以加入飽和NaHCO3溶液；答案為：飽和碳酸氫鈉溶液；

③實驗結束后，分離出 NaHCO3結晶析出，則分離此固體與液體的操作是過濾；答案為：過濾；

第二位同學：用如圖裝置進行實驗(其它裝置未畫出)；

①由于CO2在水中的溶解度不大，所以應先通NH3，后通CO2，即從 a 管通入NH3(氨)氣體，再從b 管中通入CO2 (二氧化碳)氣體；答案為：NH3(氨)；CO2 (二氧化碳)；

②e．堿石灰（氫氧化鈉與氧化鈣的混合物）不能吸收NH3，e不合題意；

f.．濃硫酸呈液態，不能放在干燥管內，f不合題意；

g．無水氯化鈣呈固態，能夠放在干燥管內，且能吸收NH3，g符合題意；

故選g。