第11講 純堿的制備與含量的測定【精講精研+拓展延伸】高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)高頻考點(diǎn)精講（新教材新高考）

第11講侯氏制堿法與碳酸鈉含量的測定2024高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)高頻考點(diǎn)精講1.了解侯氏制堿法的原理。2.掌握Na2CO3含量的測定方法。復(fù)習(xí)目標(biāo)侯氏制堿法考點(diǎn)一1.制備原料2.工藝流程必備知識3.反應(yīng)原理(1)產(chǎn)生NaHCO3的反應(yīng)：

。(2)產(chǎn)生Na2CO3的反應(yīng)：

。4.綠色思想循環(huán)使用的物質(zhì)為

、

。NH3＋NaCl＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4ClCO2NaCl1.如圖是模擬“侯氏制堿法”制取NaHCO3的部分裝置。(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)向飽和食鹽水中通入CO2、NH3的先后順序是_________________________。(2)a通入_____，然后b通入_____，簡述理由：___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)c中放蘸有稀硫酸的脫脂棉，作用是____________________________。先通入NH3，然后通入CO2NH3CO2由于CO2在水中的溶解度比較小，而NH3極易溶于水，為防止倒吸，通入NH3的導(dǎo)氣管的末端不能伸入到溶液中，為增加二氧化碳的吸收率，通入CO2的導(dǎo)氣管的末端應(yīng)插入液面以下吸收氨氣尾氣，防止污染空氣專項(xiàng)突破2.我國化學(xué)家侯德榜改進(jìn)國外的純堿生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)流程可簡要表示如圖：(1)分別寫出沉淀池、煅燒爐中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式。(2)寫出上述流程中X物質(zhì)的分子式。答案CO2(3)向母液中通氨氣，加入細(xì)小食鹽顆粒，冷卻析出副產(chǎn)品。通氨氣除了增大

的濃度，使NH4Cl更多地析出外，還有什么作用？循環(huán)Ⅰ的作用是什么？答案使NaHCO3轉(zhuǎn)化為Na2CO3，提高析出的NH4Cl純度循環(huán)Ⅰ的作用是提高原料氯化鈉的利用率(4)如何檢驗(yàn)產(chǎn)品碳酸鈉中是否含有碳酸氫鈉？答案加熱，若產(chǎn)生能使澄清石灰水變渾濁的氣體，說明碳酸鈉中含有碳酸氫鈉，否則，不含有碳酸氫鈉Na2CO3含量的測定方法考點(diǎn)二1.氣體法(1)測定原理：Na2CO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋CO2↑。依據(jù)CO2的體積確定Na2CO3的物質(zhì)的量，進(jìn)而確定純堿中Na2CO3的含量。(2)實(shí)驗(yàn)操作：向mg純堿樣品中加入足量的稀硫酸，準(zhǔn)確測量產(chǎn)生的CO2氣體的體積為VmL(已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況)。必備知識2.沉淀法(1)測定原理：Na2CO3＋BaCl2===BaCO3↓＋2NaCl。依據(jù)BaCO3沉淀的質(zhì)量確定Na2CO3的物質(zhì)的量，進(jìn)而確定純堿中Na2CO3的含量。(2)實(shí)驗(yàn)操作：先將mg純堿樣品溶于水配成溶液，向溶液中加入過量的BaCl2溶液，經(jīng)過濾、洗滌、干燥得BaCO3沉淀的質(zhì)量為ng。3.滴定法測定原理(用酚酞作指示劑，用鹽酸滴定)：當(dāng)指示劑變色時(shí)，發(fā)生的反應(yīng)為Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑，根據(jù)消耗標(biāo)準(zhǔn)鹽酸的體積，求出Na2CO3的物質(zhì)的量，進(jìn)一步求其含量。實(shí)驗(yàn)室欲測定碳酸鈉和碳酸氫鈉混合物中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w(Na2CO3)，稱取此混合物5.0g，溶于水中，配成250mL溶液。方案一：沉淀法。利用化學(xué)反應(yīng)把

完全轉(zhuǎn)化為沉淀，稱量干燥沉淀的質(zhì)量，由此計(jì)算混合物中w(Na2CO3)。(1)量取100mL配制好的溶液于燒杯中，滴加足量沉淀劑，把溶液中

完全轉(zhuǎn)化為沉淀，應(yīng)選用的試劑是_____(填字母)。A.CaCl2溶液 B.MgSO4溶液C.NaCl溶液 D.Ba(OH)2溶液DBa(OH)2溶液與兩種離子都可以形成沉淀，D正確。專項(xiàng)突破解析(2)過濾，洗滌沉淀，判斷沉淀是否洗凈的方法是_____________________________________________________________________________________。取少量最后一次洗滌液于試管中，滴加Na2SO4溶液，如無沉淀，則沉淀已洗凈，反之則未洗凈判斷沉淀是否洗凈的方法是檢驗(yàn)洗滌液中是否含有Ba2＋。(3)將所得沉淀充分干燥，稱量沉淀的質(zhì)量為mg，由此可以計(jì)算w(Na2CO3)。如果此步中，沉淀未充分干燥就稱量，則測得w(Na2CO3)_______(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。偏小所得沉淀未充分干燥就稱量，則產(chǎn)生的沉淀質(zhì)量偏大。由于等質(zhì)量時(shí)NaHCO3產(chǎn)生的沉淀質(zhì)量大，因此測得w(Na2CO3)偏小。解析解析方案二：氣體法。某同學(xué)用下列實(shí)驗(yàn)流程測定。按如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：(1)在裝置C中裝堿石灰來吸收凈化后的氣體，裝置D的作用是______________________________________________。(2)有的同學(xué)認(rèn)為，為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)在反應(yīng)前后都通入N2，反應(yīng)后通入N2的目的是_______________________________________。吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，減小實(shí)驗(yàn)誤差將裝置A、B中殘留的CO2全部趕入裝置C中方案三：滴定法。量取25.00mL配制好的溶液加入錐形瓶中，滴加2滴酚酞溶液，搖勻，用0.2000mol·L－1鹽酸滴定到終點(diǎn)(已知終點(diǎn)時(shí)反應(yīng)H＋＋

===恰好反應(yīng)完全)。重復(fù)此操作2次，消耗鹽酸的平均體積為20.00mL。(1)量取25.00mL配制好的溶液，應(yīng)選擇_____________________儀器來完成。堿式滴定管(或移液管)Na2CO3、NaHCO3的溶液顯堿性，應(yīng)選擇堿式滴定管或移液管。(2)判斷滴定終點(diǎn)的依據(jù)是__________________________________________________________________。滴入最后半滴鹽酸時(shí)，溶液由紅色變?yōu)闇\紅(接近無色)，且30s內(nèi)不恢復(fù)加酚酞溶液顯紅色，恰好反應(yīng)時(shí)溶液為NaHCO3。解析解析(3)此法測得w(Na2CO3)＝________。84.8%解析真題演練1.[2021·河北，14(1)(2)(3)(4)]化工專家侯德榜發(fā)明的侯氏制堿法為我國純堿工業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)，某化學(xué)興趣小組在實(shí)驗(yàn)室中模擬并改進(jìn)侯氏制堿法制備NaHCO3，進(jìn)一步處理得到產(chǎn)品Na2CO3和NH4Cl，實(shí)驗(yàn)流程如圖：回答下列問題：(1)從A～E中選擇合適的儀器制備NaHCO3，正確的連接順序是_________(按氣流方向，用小寫字母表示)。為使A中分液漏斗內(nèi)的稀鹽酸順利滴下，可將分液漏斗上部的玻璃塞打開或____________________________________。aefbcgh將玻璃塞上的凹槽對準(zhǔn)漏斗頸部的小孔解析要制備NaHCO3，需先選用裝置A制備二氧化碳，然后通入飽和碳酸氫鈉溶液中除去二氧化碳中的HCl，后與飽和氨鹽水充分接觸來制備NaHCO3，其中過量的二氧化碳可被氫氧化鈉溶液吸收，所以按氣流方向正確的連接順序應(yīng)為aefbcgh；為使A中分液漏斗內(nèi)的稀鹽酸順利滴下，可將分液漏斗上部的玻璃塞打開或?qū)⒉Ａ系陌疾蹖?zhǔn)漏斗頸部的小孔。(2)B中使用霧化裝置的優(yōu)點(diǎn)是________________________________________________________________________。(3)生成NaHCO3的總反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________________________________。使氨鹽水霧化，可增大與二氧化碳的接觸面積，從而提高產(chǎn)率(或其他合理答案)NH3·H2O＋NaCl＋CO2===NH4Cl＋NaHCO3↓(4)反應(yīng)完成后，將B中U形管內(nèi)的混合物處理得到固體NaHCO3和濾液：①對固體NaHCO3充分加熱，產(chǎn)生的氣體先通過足量濃硫酸，再通過足量Na2O2，Na2O2增重0.14g，則固體NaHCO3的質(zhì)量為______g。0.84解析②向?yàn)V液中加入NaCl粉末，存在NaCl(s)＋NH4Cl(aq)―→NaCl(aq)＋NH4Cl(s)過程。為使NH4Cl沉淀充分析出并分離，根據(jù)NaCl和NH4Cl溶解度曲線，需采用的操作為__________、______、洗滌、干燥。冷卻結(jié)晶過濾解析根據(jù)溶解度隨溫度的變化曲線可以看出，氯化銨的溶解度隨著溫度的升高而不斷增大，而氯化鈉的溶解度隨著溫度的升高變化并不明顯，所以要想使NH4Cl沉淀充分析出并分離，需采用的操作為冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥。2.(2021·湖南，15)碳酸鈉俗稱純堿，是一種重要的化工原料。以碳酸氫銨和氯化鈉為原料制備碳酸鈉，并測定產(chǎn)品中少量碳酸氫鈉的含量，過程如下：步驟Ⅰ.Na2CO3的制備步驟Ⅱ.產(chǎn)品中NaHCO3含量測定①稱取產(chǎn)品2.500g，用蒸餾水溶解，定容于250mL容量瓶中；②移取25.00mL上述溶液于錐形瓶中，加入2滴指示劑M，用0.1000mol·L－1鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，溶液由紅色變至近無色(第一滴定終點(diǎn))，消耗鹽酸V1mL；③在題述錐形瓶中再加入2滴指示劑N，繼續(xù)用0.1000mol·L－1鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)(第二滴定終點(diǎn))，又消耗鹽酸V2mL；④平行測定三次，V1平均值為22.45，V2平均值為23.51。已知：(i)當(dāng)溫度超過35℃時(shí)，NH4HCO3開始分解。(ii)相關(guān)鹽在不同溫度下的溶解度表(g/100gH2O)溫度/℃0102030405060NaCl35.735.836.036.336.637.037.3NH4HCO311.915.821.027.0

NaHCO36.98.29.611.112.714.516.4NH4Cl29.433.337.241.445.850.455.2回答下列問題：(1)步驟Ⅰ中晶體A的化學(xué)式為__________，晶體A能夠析出的原因是_________________________________________________。NaHCO3在30～35℃時(shí)NaHCO3的溶解度最小(答案合理即可)(2)步驟Ⅰ中“300℃加熱”所選用的儀器是_____(填標(biāo)號)。D(3)指示劑N為_________，描述第二滴定終點(diǎn)前后顏色變化：__________________________________。甲基橙由黃色變橙色，且半分鐘內(nèi)不變色由題給信息分析可知，第二次滴定時(shí)，使用的指示劑N為甲基橙，滴定達(dá)到終點(diǎn)前溶液的溶質(zhì)為碳酸氫鈉和氯化鈉，滴定達(dá)到終點(diǎn)后溶液的溶質(zhì)為氯化鈉，所以溶液的顏色變化為由黃色變?yōu)槌壬?，且半分鐘?nèi)不變色。解析(4)產(chǎn)品中NaHCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________(保留三位有效數(shù)字)。3.56%第一滴定發(fā)生的反應(yīng)是Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaCl，則n(Na2CO3)＝n生成(NaHCO3)＝n(HCl)＝0.1000mol·L－1×22.45×10－3L