資源簡介

第 11 講 侯氏制堿法與 Na2CO3 含量的測定
01 了解侯氏制堿法的原理。
02 掌握 Na2CO3含量的測定方法。
考點一：侯氏制堿法
重點·夯基易錯
1．制備原料
高溫
食鹽、氨、二氧化碳——合成氨廠用水煤氣制取氫氣時的廢氣，其反應為 C＋H2O(g) === == CO＋H2，CO＋
高溫
H2O(g) === == CO2＋H2。
2．工藝流程
3．反應原理
(1)產生 NaHCO3的反應：NH3＋NaCl＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。
△
(2)產生 Na2CO3的反應：2NaHCO3 == === Na2CO3＋H2O＋CO2↑。
4．綠色思想
循環使用的物質為 、 。
點撥·能力培養
1．我國化學家侯德榜發明的“侯氏制堿法”聯合合成氨工業生產純堿和氮肥，工藝流程圖如下。碳酸化塔中
的反應：NaCl + NH3 + CO2 + H2O = NaHCO3 +NH4Cl。
下列說法正確的是
A +． c Na ：堿母液儲罐大于氨母液儲罐
B．經“冷析”和“鹽析”后的體系僅是NH4Cl的飽和溶液
C．該工藝的碳原子利用率理論上接近 100%
D -．向氯化鈉溶液中先通入CO2，再通入NH3能提高 c HCO3
2．侯德榜為我國化工事業的發展做出了卓越貢獻，是我國近代化學工業的奠基人之一，他結合中國國情對
氨堿法進行改進，確定了新的工藝流程——侯氏制堿法：將氨堿法和合成氨法兩種工藝聯合起來，方法流
程如圖所示。
回答下列問題：
(1)向精制鹽水中通入NH3、CO2的順序及理由為 (提示：從兩種氣體的溶解度進行分析)。
(2)寫出NaHCO3煅燒時發生反應的化學方程式： 。
(3)該流程中循環利用的物質為 。
(4)侯氏制堿法除了制取得到純堿，還生成了一種副產品 (填名稱)，可以用來 。
(5)所得純堿中可能含有少量NaCl雜質，可以通過如下方法測定純堿中碳酸鈉的質量分數：
ⅰ．稱取 ag 樣品，溶于水中；
ⅱ．加入足量氯化鈣溶液；
ⅲ．過濾、洗滌、干燥、稱量，所得沉淀質量為 bg。
①證明所加氯化鈣溶液已經足量的方法是 。
②該樣品中碳酸鈉的質量分數為 %(用含 a、b 的代數式表示)。
真題·明考向
1．（2022·江蘇·高考真題）氮及其化合物的轉化具有重要應用。下列說法不正確的是
A．自然固氮、人工固氮都是將N2 轉化為NH3
B．侯氏制堿法以H2O 、NH3、CO2、NaCl為原料制備NaHCO3和NH4Cl
C．工業上通過NH3催化氧化等反應過程生產HNO3
D．多種形態的氮及其化合物間的轉化形成了自然界的“氮循環”
2．（2022·湖南·高考真題）化學促進了科技進步和社會發展，下列敘述中沒有涉及化學變化的是
A．《神農本草經》中記載的“石膽能化鐵為銅”
B．利用“侯氏聯合制堿法”制備純堿
C．科學家成功將CO2轉化為淀粉或葡萄糖
D．北京冬奧會場館使用CO2跨臨界直冷制冰
考點二：Na2CO3 含量的測定方法
重點·夯基易錯
1．氣體法
(1)測定原理：Na2CO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋CO2↑。
依據 CO2的體積確定 Na2CO3的物質的量，進而確定純堿中 Na2CO3的含量。
(2)實驗操作：向 m g 純堿樣品中加入足量的稀硫酸，準確測量產生的 CO2 氣體的體積為 V mL(已折算為標
準狀況)。
V 106V
(3)數據處理：純堿樣品中 Na2CO3 的質量為 mol×106 g·mol－1＝ g，則純堿樣品中 Na CO 的22 400 22 400 2 3
106V
22 400 g 53V
質量分數為 ×100%＝ %。
m g 112m
2．沉淀法
(1)測定原理：Na2CO3＋BaCl2===BaCO3↓＋2NaCl。
依據 BaCO3沉淀的質量確定 Na2CO3的物質的量，進而確定純堿中 Na2CO3的含量。
(2)實驗操作：先將 m g 純堿樣品溶于水配成溶液，向溶液中加入過量的 BaCl2 溶液，經過濾、洗滌、干燥
得 BaCO3沉淀的質量為 n g。
n g 106n
(3)數據處理：純堿樣品中 Na2CO3 的質量為 ×106 g·mol－1＝ g，則純堿樣品中 Na2CO3 的質197 g·mol－1 197
106n
197 g 106n
量分數為 ×100%＝ ×100%。
m g 197m
3．滴定法
測定原理(用酚酞作指示劑，用鹽酸滴定)：當指示劑變色時，發生的反應為 Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋
CO2↑，根據消耗標準鹽酸的體積，求出 Na2CO3的物質的量，進一步求其含量。
點撥·能力培養
1．為測定產品中 Na2CO3的質量分數(雜質為 NaHCO3)，設計了下列三種實驗方案。
方案 I：樣品經加熱后測定剩余固體質量，并計算 Na2CO3的質量分數。
(1)下列可用來加熱樣品的儀器是 (寫儀器名稱)。
方案Ⅱ：通過加熱分解得到的 CO2質量進行計算。實驗裝置示意圖如下：
(2)A 中反應的化學方程式為 ，若裝置 C 中堿石灰增重 m1g。則混合樣品中碳酸鈉的質量分數為 。
方案Ⅲ：將一定質量的樣品與足量稀硫酸反應，通過稱量反應前后盛有堿石灰的干燥管質量，利用其質量
差計算碳酸鈉的質量分數。連接好的實驗裝置如圖：
該實驗的操作步驟：
①_____；
②取一定量樣品裝入廣口瓶中；
③打開止水夾，緩慢鼓入空氣數分鐘；
④關閉止水夾，在干燥管內填滿堿石灰，稱量干燥管 A 質量；
⑤緩慢加入稀硫酸至不再產生氣體為止；
⑥打開止水夾，緩慢鼓入空氣數分鐘，再稱量干燥管 A 質量。
(3)操作①為 。
(4)NaOH 溶液(足量)中發生反應的離子方程式為 。
(5)裝置中有兩支盛放堿石灰的干燥管(圖中 A 和 B)，若只保留干燥管 A 將會使碳酸鈉的質量分數的計算結
果 (填“偏大”或“偏小”)。原因是 。
真題·明考向
1．實驗室用如下方案測定Na2CO3和NaHCO3混合物的組成：稱取一定質量樣品溶解于錐形瓶中，加入 2
滴指示劑M ，用標準鹽酸滴定至終點時消耗鹽酸V1mL；向錐形瓶中再加入 2 滴指示劑 N ，繼續用標準鹽酸
滴定至終點，又消耗鹽酸V2mL。下列說法正確的是
A．指示劑M、N可依次選用甲基橙、酚酞
B + 2- -．樣品溶解后的溶液中： 2c Na = 3c CO3 + 3c HCO3 + 3c H2CO3
C +．滴定至第一次終點時的溶液中： c H + c Na+ = c OH- + c HCO-3 + 2c CO2-3
V
D 1．樣品中Na2CO3和NaHCO3物質的量之比為 V2 - V1
演練·提能力
1．如圖是模擬“侯氏制堿法”制取 NaHCO3的部分裝置。下列操作正確的是
A．a 通入 CO2，然后 b 通入 NH3，c 中放堿石灰
B．b 通入 NH3，然后 a 通入 CO2，c 中放堿石灰
C．a 通入 NH3，然后 b 通入 CO2，c 中放蘸稀硫酸的脫脂棉
D．b 通入 CO2，然后 a 通入 NH3，c 中放蘸稀硫酸的脫脂棉
2．某興趣小組在實驗室模擬侯氏制堿法制備NaHCO3，部分實驗裝置如圖所示。下列說法正確的是
A．實驗過程中向啟普發生器中添加液體時，可以取下 I 處膠塞加入
B．所用試劑有稀硫酸、濃硫酸、CaCO3、飽和食鹽水、NH4Cl、Ca(OH)2、蒸餾水
C．開始實驗時，應先打開活塞 II，再打開活塞 III
D．反應結束后，試劑d 換為冰水，可以促進NaHCO3晶體的析出
3．我國化工專家侯德榜將合成氨與純堿工業聯合，發明了聯合制堿法，使原料氯化鈉的利用率從 70%提高
到 90%以上，該生產方法在制得純堿的同時，還可得到一種副產品NH4Cl。生產流程和溶解度曲線如圖，
下列說法錯誤的是
A．從母液中經過循環 I 進入沉淀池的主要是Na2CO3、NH4Cl和氨水
B．NH4Cl固體從母液中析出時需控制溫度在0 ~ 10℃
C．循環 I、Ⅱ的目的是提高原料的利用率、減少對環境的污染
D．沉淀池中反應的化學方程式： 2NH3 + CO2 + 2NaCl + H2O = 2NH4Cl + Na2CO3
4．下列實驗方案中，不能測定出 Na2CO3和 NaHCO3的混合物中 Na2CO3質量分數的是
A．取 ag 混合物充分加熱，質量減少 bg
B．取 ag 混合物與足量稀鹽酸充分反應，加熱、蒸干、灼燒，得到 bg 固體
C．取 ag 混合物與足量稀硫酸充分反應，逸出氣體經干燥后用堿石灰吸收，質量增加 bg
D．取 ag 混合物與足量 NaOH 溶液充分反應，得到 bg 固體
5．如圖是模擬“侯氏制堿法”制取 NaHCO3的部分裝置。
(1)實驗時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_____________________________________________。
6．我國化學家侯德榜改進國外的純堿生產工藝，生產流程可簡要表示如圖：
(1)分別寫出沉淀池、煅燒爐中發生反應的化學方程式。
(2)寫出上述流程中 X 物質的分子式。
(3)向母液中通氨氣，加入細小食鹽顆粒，冷卻析出副產品。通氨氣除了增大 NH ＋4 的濃度，使 NH4Cl 更多地
析出外，還有什么作用？循環Ⅰ的作用是什么？
(4)如何檢驗產品碳酸鈉中是否含有碳酸氫鈉？
7．實驗室欲測定碳酸鈉和碳酸氫鈉混合物中碳酸鈉的質量分數 w(Na2CO3)，稱取此混合物 5.0 g，溶于水中，
配成 250 mL 溶液。
方案一：沉淀法。利用化學反應把 HCO－3 、CO 2－3 完全轉化為沉淀，稱量干燥沉淀的質量，由此計算混合物
中 w(Na2CO3)。
(1)量取 100 mL 配制好的溶液于燒杯中，滴加足量沉淀劑，把溶液中 HCO－3 、CO 2－3 完全轉化為沉淀，應選
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
(2)過濾，洗滌沉淀，判斷沉淀是否洗凈的方法是_____________________________________。
(3)將所得沉淀充分干燥，稱量沉淀的質量為 m g，由此可以計算 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”)。
方案二：氣體法。某同學用下列實驗流程測定。
按如圖所示裝置進行實驗：
(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)有的同學認為，為了減小實驗誤差，應在反應前后都通入 N2，反應后通入 N2的目的是______________。
方案三：滴定法。量取 25.00 mL 配制好的溶液加入錐形瓶中，滴加 2 滴酚酞溶液，搖勻，用 0.200 0 mol·L－
1 鹽酸滴定到終點(已知終點時反應 H＋＋CO32－===HCO －3 恰好反應完全)。重復此操作 2 次，消耗鹽酸的平均
體積為 20.00 mL。
(1)量取 25.00 mL 配制好的溶液，應選擇________儀器來完成。
(2)判斷滴定終點的依據是________________________________________________________。
(3)此法測得 w(Na2CO3)＝________。第 11 講 侯氏制堿法與 Na2CO3 含量的測定
01 了解侯氏制堿法的原理。
02 掌握 Na2CO3含量的測定方法。
考點一：侯氏制堿法
重點·夯基易錯
1．制備原料
高溫
食鹽、氨、二氧化碳——合成氨廠用水煤氣制取氫氣時的廢氣，其反應為 C＋H2O(g) === == CO＋H2，CO＋
高溫
H2O(g) === == CO2＋H2。
2．工藝流程
3．反應原理
(1)產生 NaHCO3的反應：NH3＋NaCl＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。
△
(2)產生 Na2CO3的反應：2NaHCO3 == === Na2CO3＋H2O＋CO2↑。
4．綠色思想
循環使用的物質為 CO2、NaCl。
點撥·能力培養
1．我國化學家侯德榜發明的“侯氏制堿法”聯合合成氨工業生產純堿和氮肥，工藝流程圖如下。碳酸化塔中
的反應：NaCl + NH3 + CO2 + H2O = NaHCO3 +NH4Cl。
下列說法正確的是
A c Na+． ：堿母液儲罐大于氨母液儲罐
B．經“冷析”和“鹽析”后的體系僅是NH4Cl的飽和溶液
C．該工藝的碳原子利用率理論上接近 100%
D．向氯化鈉溶液中先通入CO -2，再通入NH3能提高 c HCO3
【答案】C
【解析】A． c Na+ ：氨母液是向堿母液加入 NaCl 得到的，所以前者的鈉離子濃度更高，A 錯誤
B． 冷析和鹽析后的溶液還有鈉離子，不只是氯化銨的飽和溶液，B 錯誤；
C． 該工藝的碳原子利用率理論上接近 100%，C 正確；
D． -向氯化鈉溶液中先通入NH3，再通入CO2能提高 c HCO3 ，D 錯誤；
故選 C。
2．侯德榜為我國化工事業的發展做出了卓越貢獻，是我國近代化學工業的奠基人之一，他結合中國國情對
氨堿法進行改進，確定了新的工藝流程——侯氏制堿法：將氨堿法和合成氨法兩種工藝聯合起來，方法流
程如圖所示。
回答下列問題：
(1)向精制鹽水中通入NH3、CO2的順序及理由為 (提示：從兩種氣體的溶解度進行分析)。
(2)寫出NaHCO3煅燒時發生反應的化學方程式： 。
(3)該流程中循環利用的物質為 。
(4)侯氏制堿法除了制取得到純堿，還生成了一種副產品 (填名稱)，可以用來 。
(5)所得純堿中可能含有少量NaCl雜質，可以通過如下方法測定純堿中碳酸鈉的質量分數：
ⅰ．稱取 ag 樣品，溶于水中；
ⅱ．加入足量氯化鈣溶液；
ⅲ．過濾、洗滌、干燥、稱量，所得沉淀質量為 bg。
①證明所加氯化鈣溶液已經足量的方法是 。
②該樣品中碳酸鈉的質量分數為 %(用含 a、b 的代數式表示)。
【答案】(1)先通入NH3，后通入CO2，CO2的溶解度小，先通入NH3有利于吸收更多的CO2，生成高濃度
HCO-3
D
(2)2NaHCO3 Na2CO3 +H2O+CO2
(3) CO2、NaCl
(4) 氯化銨 作化肥
106b
(5) 向上層清液中繼續加入氯化鈣溶液，若不產生沉淀，則已足量
a
【分析】由題給流程可知，煤干餾制得焦炭，焦炭與水蒸氣反應生成水煤氣，水煤氣變換得到二氧化碳和
氫氣；分離液態空氣制得氮氣，氮氣與氫氣在合成氨塔中反應制得氨氣；向精制食鹽水中通入極易溶于水
的氨氣得到氨化食鹽水，向氨化食鹽水中通入二氧化碳氣體，二氧化碳與氨化食鹽水反應生成碳酸氫鈉沉
淀和氯化銨，過濾得到含有氯化銨的母液和碳酸氫鈉；碳酸氫鈉煅燒分解生成碳酸鈉和二氧化碳，二氧化
碳可以加入吸氨、碳化塔循環使用；向母液中加入氯化鈉粉末，將母液中的氯化銨轉化為沉淀，過濾得到
氯化銨和含有氯化鈉的母液，母液可以送回碳化塔循環使用。
【解析】（1）由分析可知，制備碳酸氫鈉時，向精制食鹽水中通入極易溶于水的氨氣得到氨化食鹽水，向
氨化食鹽水中通入二氧化碳氣體，二氧化碳與氨化食鹽水反應生成碳酸氫鈉沉淀和氯化銨，目的是先通入
氨氣使溶液呈堿性，有利于增大二氧化碳的溶解度，提高溶液中的碳酸氫根離子，便于碳酸氫鈉的生成和
析出，故答案為：先通入NH3，后通入CO2，CO2的溶解度小，先通入NH3有利于吸收更多的CO2，生成
高濃度HCO-3 ；
（2）由分析可知，碳酸氫鈉煅燒分解生成碳酸鈉和二氧化碳，反應的化學方程式為
D
2NaHCO3 Na2CO3 +H2O+CO2 ，故答案為：
D
2NaHCO3 Na2CO3 +H2O+CO2 ；
（3）由分析可知，該流程中循環利用的物質為碳酸氫鈉煅燒分解生成的二氧化碳和含有氯化鈉的母液，故
答案為：CO2、NaCl；
（4）由分析可知，侯氏制堿法除了制取得到純堿，還生成了可以做氮肥的副產品氯化銨，故答案為：氯化
銨；作化肥；
（5）①若所加氯化鈣溶液已經足量，向上層清液中繼續加入氯化鈣溶液，不可能有碳酸鈣沉淀生成，所以
證明所加氯化鈣溶液已經足量的方法是向上層清液中繼續加入氯化鈣溶液，若不產生沉淀，說明氯化鉻溶
液已足量，故答案為：向上層清液中繼續加入氯化鈣溶液，若不產生沉淀，則已足量；
②由題意可知，反應生成碳酸鈣的質量為 bg，由碳原子個數守恒可知，該樣品中碳酸鈉的質量分數為
bg
106g/mol
100g/mol 106b 106b×100%= ，故答案為： 。
ag a a
真題·明考向
1．（2022·江蘇·高考真題）氮及其化合物的轉化具有重要應用。下列說法不正確的是
A．自然固氮、人工固氮都是將N2 轉化為NH3
B．侯氏制堿法以H2O 、NH3、CO2、NaCl為原料制備NaHCO3和NH4Cl
C．工業上通過NH3催化氧化等反應過程生產HNO3
D．多種形態的氮及其化合物間的轉化形成了自然界的“氮循環”
【答案】A
【解析】A．自然固氮是將 N2轉化為含氮化合物，不一定是轉化為 NH3，比如大氣固氮是將 N2會轉化為
NO，A 錯誤；
B．侯氏制堿法以 H2O、NH3、CO2、NaCl 為原料制備 NaHCO3和 NH4Cl，反應的化學方程式為
H2O+NH3+CO2+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl，B 正確；
催化劑
C．工業上通過 NH3催化氧化等反應過程生產 HNO3，相關的化學反應方程式為 4NH3+5O2 Δ
4NO+6H2O、2NO+O2=2NO2、3NO2+H2O=2HNO3+NO、4NO2+O2+2H2O=4HNO3，C 正確；
D．氮元素在自然界中既有游離態又有化合態，多種形態的氮及其化合物間的轉化形成了自然界的“氮循
環”，D 正確；
故選 A。
2．（2022·湖南·高考真題）化學促進了科技進步和社會發展，下列敘述中沒有涉及化學變化的是
A．《神農本草經》中記載的“石膽能化鐵為銅”
B．利用“侯氏聯合制堿法”制備純堿
C．科學家成功將CO2轉化為淀粉或葡萄糖
D．北京冬奧會場館使用CO2跨臨界直冷制冰
【答案】D
【解析】A．“石膽能化鐵為銅”指的是鐵可以與硫酸銅發生置換反應生成銅，發生了化學變化，A 不符合題
意；
B．工業上利用“侯氏聯合制堿法”制備純堿，二氧化碳、氨氣、氯化鈉和水發生反應生成的碳酸氫鈉晶體經
加熱后分解生成碳酸鈉即純堿，發生了化學變化，B 不符合題意；
C． CO2轉化為淀粉或葡萄糖，有新物質生成，發生了化學變化，C 不符合題意；
D．使用 CO2跨臨界直冷制冰，將水直接轉化為冰，沒有新物質生成，只發生了物理變化，沒有涉及化學變
化，D 符合題意；
綜上所述，本題選 D。
考點二：Na2CO3 含量的測定方法
重點·夯基易錯
1．氣體法
(1)測定原理：Na2CO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋CO2↑。
依據 CO2的體積確定 Na2CO3的物質的量，進而確定純堿中 Na2CO3的含量。
(2)實驗操作：向 m g 純堿樣品中加入足量的稀硫酸，準確測量產生的 CO2 氣體的體積為 V mL(已折算為標
準狀況)。
V 106V
(3)數據處理：純堿樣品中 Na2CO3 的質量為 mol×106 g·mol－1＝ g，則純堿樣品中 Na CO 的22 400 22 400 2 3
106V
22 400 g 53V
質量分數為 ×100%＝ %。
m g 112m
2．沉淀法
(1)測定原理：Na2CO3＋BaCl2===BaCO3↓＋2NaCl。
依據 BaCO3沉淀的質量確定 Na2CO3的物質的量，進而確定純堿中 Na2CO3的含量。
(2)實驗操作：先將 m g 純堿樣品溶于水配成溶液，向溶液中加入過量的 BaCl2 溶液，經過濾、洗滌、干燥
得 BaCO3沉淀的質量為 n g。
n g 106n
(3)數據處理：純堿樣品中 Na2CO3 的質量為 ×106 g·mol－1＝ g，則純堿樣品中 Na2CO3 的質197 g·mol－1 197
106n
197 g 106n
量分數為 ×100%＝ ×100%。
m g 197m
3．滴定法
測定原理(用酚酞作指示劑，用鹽酸滴定)：當指示劑變色時，發生的反應為 Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋
CO2↑，根據消耗標準鹽酸的體積，求出 Na2CO3的物質的量，進一步求其含量。
點撥·能力培養
1．為測定產品中 Na2CO3的質量分數(雜質為 NaHCO3)，設計了下列三種實驗方案。
方案 I：樣品經加熱后測定剩余固體質量，并計算 Na2CO3的質量分數。
(1)下列可用來加熱樣品的儀器是 (寫儀器名稱)。
方案Ⅱ：通過加熱分解得到的 CO2質量進行計算。實驗裝置示意圖如下：
(2)A 中反應的化學方程式為 ，若裝置 C 中堿石灰增重 m1g。則混合樣品中碳酸鈉的質量分數為 。
方案Ⅲ：將一定質量的樣品與足量稀硫酸反應，通過稱量反應前后盛有堿石灰的干燥管質量，利用其質量
差計算碳酸鈉的質量分數。連接好的實驗裝置如圖：
該實驗的操作步驟：
①_____；
②取一定量樣品裝入廣口瓶中；
③打開止水夾，緩慢鼓入空氣數分鐘；
④關閉止水夾，在干燥管內填滿堿石灰，稱量干燥管 A 質量；
⑤緩慢加入稀硫酸至不再產生氣體為止；
⑥打開止水夾，緩慢鼓入空氣數分鐘，再稱量干燥管 A 質量。
(3)操作①為 。
(4)NaOH 溶液(足量)中發生反應的離子方程式為 。
(5)裝置中有兩支盛放堿石灰的干燥管(圖中 A 和 B)，若只保留干燥管 A 將會使碳酸鈉的質量分數的計算結
果 (填“偏大”或“偏小”)。原因是 。
【答案】(1)坩堝、試管
Δ 11m - 42m
(2) 2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H 12O ×100%11m
(3)檢查裝置氣密性
(4)CO2+2OH-= CO2-3 +H2O
(5) 偏小 沒有干燥管 B，外界空氣中水蒸氣和 CO2氣體被吸收，導致干燥管 A 質量增加的多，就
會推算出樣品中碳酸氫鈉質量多，碳酸鈉質量少，導致樣品中碳酸鈉質量分數結果偏小
【分析】方案二：連接好裝置后，先通入氮氣趕盡裝置內的空氣，避免空氣中的二氧化碳影響測定結果，
所以 X 是氮氣，A 裝置中的樣品受熱分解成生成二氧化碳和水蒸氣進入裝置 B，B 裝置是為了除去水蒸氣，
所以可以裝濃硫酸，干燥后的二氧化碳進入裝置 C，C 中的堿石灰吸收生成的二氧化碳，最后干燥管中 a 為
堿石灰是防止空氣中的二氧化碳、水蒸氣進入裝置 C 影響測定結果。
方案三：空氣先通入到裝有氫氧化鈉溶液的裝置，是為了吸收空氣中含有的二氧化碳氣體，鼓入空氣數分
鐘趕盡裝置內的空氣，稀硫酸與樣品反應產生二氧化碳氣體，進入裝有濃硫酸的裝置，干燥氣體后進入裝
置 A，A 中的堿石灰吸收生成的二氧化碳，干燥管 B 中堿石灰是防止空氣中的二氧化碳、水蒸氣進入裝置 A
影響測定結果。
【解析】（1）加熱碳酸氫鈉固體分解，加熱樣品所選用的儀器可以是坩堝、試管；
D
（2）A 中發生的是碳酸氫鈉受熱分解，反應的化學方程式為 2NaHCO3 Na2CO3＋H2O＋CO2↑，若裝置 C
2NaHCO3 ~ CO2 168m
中堿石灰增重 m1 g，即生成的 CO2為 m1 g，設碳酸氫鈉的質量為 m，則由 168 44 ,得 m＝ 144
m m1
42m1 m-
42m1 11m-42m
＝ ，則混合樣品中碳酸鈉的質量分數為 11 ×100%＝ 1 ×100%；11 m 11m
（3）連接好實驗裝置第一步應該是檢查裝置氣密性，保證裝置氣密性良好才能做后續實驗；
（4）先把空氣通過 NaOH 溶液是為了吸收空氣中的 CO2，減少實驗誤差，離子方程式為：2OH－＋CO2=CO
2-
3 ＋H2O；
（5）裝置 A 是吸收碳酸氫鈉分解產生的 CO2，裝置 B 是吸收空氣中的 CO2，若只保留干燥管 A，沒有干燥
管 B，外界空氣中水蒸氣和 CO2氣體被吸收，導致干燥管 A 質量增加的多，就會推算出樣品中碳酸氫鈉質
量多，碳酸鈉質量少，導致樣品中碳酸鈉質量分數結果偏小。
真題·明考向
1．實驗室用如下方案測定Na2CO3和NaHCO3混合物的組成：稱取一定質量樣品溶解于錐形瓶中，加入 2
滴指示劑M ，用標準鹽酸滴定至終點時消耗鹽酸V1mL；向錐形瓶中再加入 2 滴指示劑 N ，繼續用標準鹽酸
滴定至終點，又消耗鹽酸V2mL。下列說法正確的是
A．指示劑M、N可依次選用甲基橙、酚酞
B．樣品溶解后的溶液中： 2c Na+ = 3c CO2-3 + 3c HCO-3 + 3c H2CO3
C + + - - 2-．滴定至第一次終點時的溶液中： c H + c Na = c OH + c HCO3 + 2c CO3
V
D Na CO NaHCO 1．樣品中 2 3和 3物質的量之比為 V2 - V1
【答案】D
【分析】由題意可知，第一次滴定滴入的指示劑為酚酞，發生的反應為 Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl，第二
次滴定滴入的指示劑為甲基橙，發生的反應為 NaHCO3+HCl=NaCl +CO2↑+H2O，據此作答。
【解析】A．由分析可知，指示劑M、N可依次選用酚酞、甲基橙，故 A 錯誤；
B．樣品溶解后的溶液中，并未知此時Na2CO3和NaHCO3的物質的量濃度比值關系，無法進行判斷物料守
恒關系，故 B 錯誤；
C．第一次滴定滴入的指示劑為酚酞，發生的反應為 Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl，終點時溶液中含有的溶
質是 NaHCO3、NaCl
+ + - -
，根據電荷守恒可知 c H + c Na = c OH + c HCO3 + 2c CO2-3 + c Cl- ，故 C 錯
誤；
D．由方程式可知，(V2—V1)mL 為原溶液中碳酸氫鈉消耗鹽酸的體積，加入的鹽酸濃度是不變的，根據方
程式可知消耗鹽酸的物質的量就等于Na2CO3和NaHCO3物質的量，則Na2CO3和NaHCO3物質的量之比為
V1 c HCl V= 1
V V c HCl V V ，故 D 正確；2 - 1 2 - 1
故答案選 D。
演練·提能力
1．如圖是模擬“侯氏制堿法”制取 NaHCO3的部分裝置。下列操作正確的是
A．a 通入 CO2，然后 b 通入 NH3，c 中放堿石灰
B．b 通入 NH3，然后 a 通入 CO2，c 中放堿石灰
C．a 通入 NH3，然后 b 通入 CO2，c 中放蘸稀硫酸的脫脂棉
D．b 通入 CO2，然后 a 通入 NH3，c 中放蘸稀硫酸的脫脂棉
【答案】C
【解析】由于 CO2 在水中的溶解度比較小，而 NH3 極易溶于水，所以在實驗中要先通入溶解度較大的 NH3，
再通入 CO2；由于 NH3極易溶于水，在溶于水時極易發生倒吸現象，所以通入 NH3的導氣管的末端不能伸
入到溶液中，即 a 先通入 NH3，然后 b 通入 CO2，A、B、D 選項均錯誤；因為 NH3是堿性氣體，所以過量
的 NH3要用稀硫酸來吸收，選項 C 合理；故合理答案是 C。
2．某興趣小組在實驗室模擬侯氏制堿法制備NaHCO3，部分實驗裝置如圖所示。下列說法正確的是
A．實驗過程中向啟普發生器中添加液體時，可以取下 I 處膠塞加入
B．所用試劑有稀硫酸、濃硫酸、CaCO3、飽和食鹽水、NH4Cl、Ca(OH)2、蒸餾水
C．開始實驗時，應先打開活塞 II，再打開活塞 III
D．反應結束后，試劑d 換為冰水，可以促進NaHCO3晶體的析出
【答案】D
【分析】試劑 a 為鹽酸，試劑 b 為碳酸鈣，用于制取二氧化碳，試劑 c 為飽和碳酸氫鈉溶液用于除去二氧化
碳中的 HCl；然后將二氧化碳通入氨化的飽和食鹽水中，反應生成碳酸氫鈉，過量的氨氣用水或硫酸溶液吸
收，且要防止倒吸，據此分析解答。
【解析】A．實驗過程中向啟普發生器中添加液體時，應從球形漏斗加入，A 項錯誤；
B．制備 CO2應使用稀鹽酸不應使用稀硫酸，生成的 CO2無需干燥，NH4Cl 和 Ca(OH)2用于制取 NH3，尾氣
中含有 NH3，可用稀硫酸吸收，B 項錯誤；
C．CO2在水中溶解度小，開始實驗時應先打開活塞Ⅲ，通入 NH3營造堿性環境，增大 CO2的溶解度，再打
開活塞Ⅱ，通入 CO2，C 項錯誤；
D．反應結束后將錐形瓶放入冰水浴中可以降低的溶解度，促進NaHCO3晶體的析出，D 項正確；
故選 D。
3．我國化工專家侯德榜將合成氨與純堿工業聯合，發明了聯合制堿法，使原料氯化鈉的利用率從 70%提高
到 90%以上，該生產方法在制得純堿的同時，還可得到一種副產品NH4Cl。生產流程和溶解度曲線如圖，
下列說法錯誤的是
A．從母液中經過循環 I 進入沉淀池的主要是Na2CO3、NH4Cl和氨水
B．NH4Cl固體從母液中析出時需控制溫度在0 ~ 10℃
C．循環 I、Ⅱ的目的是提高原料的利用率、減少對環境的污染
D．沉淀池中反應的化學方程式： 2NH3 + CO2 + 2NaCl + H2O = 2NH4Cl + Na2CO3
【答案】D
【分析】由流程可知，合成氨提供氨氣，與二氧化碳、飽和食鹽水反應生成 NH4Cl、NaHCO3，在沉淀池中
過濾分離出碳酸氫鈉，碳酸氫鈉加熱分解生成碳酸鈉、水、二氧化碳，二氧化碳可循環使用。母液中含溶
質氯化銨，通入氨氣，加入細鹽可分離得到氯化銨。
【解析】A．由聯堿法生產流程示意圖可以看出從母液中經過循環Ⅰ進入沉淀池的主要是 Na2CO3、NH4Cl 和
氨水，A 正確；
B．由溶解度曲線可以看出，NH4Cl 的溶解度隨溫度升高而增大，因此如果 NH4Cl 固體從母液中析出時需
控制溫度在 0~10℃以下，B 正確；
C．由流程可知，循環Ⅰ、Ⅱ的目的是提高原料的利用率、減少對環境的污染，C 正確；
D．沉淀池中反應的化學方程式：NH3+CO2+NaCl+H2O=NH4Cl+NaHCO3 ，D 錯誤；
故選 D。
4．下列實驗方案中，不能測定出 Na2CO3和 NaHCO3的混合物中 Na2CO3質量分數的是
A．取 ag 混合物充分加熱，質量減少 bg
B．取 ag 混合物與足量稀鹽酸充分反應，加熱、蒸干、灼燒，得到 bg 固體
C．取 ag 混合物與足量稀硫酸充分反應，逸出氣體經干燥后用堿石灰吸收，質量增加 bg
D．取 ag 混合物與足量 NaOH 溶液充分反應，得到 bg 固體
【答案】D
【解析】A．取 ag 混合物充分加熱，固體質量減少 bg，也就是 NaHCO3 分解生成 CO2 和 H2O 的質量為 bg，
由此可求出 NaHCO3的質量，從而求出 Na2CO3的質量分數，A 不符合題意；
B．取 ag 混合物與足量稀鹽酸充分反應，bg 固體就是原 Na2CO3 和 NaHCO3 分解生成的 Na2CO3 的總質量，
由此可求出 NaHCO3分解生成的 CO2和 H2O 的質量，也就可求出 NaHCO3的質量，從而求出 Na2CO3的質
量分數，B 不符合題意；
C．取 ag 混合物與足量稀硫酸充分反應，逸出氣體經干燥后用堿石灰吸收，質量增加 bg，即兩種鹽與硫酸
反應生成 CO2的質量為 bg，由此可求出兩種鹽的物質的量，列方程可求出 Na2CO3的質量，從而求出 Na2CO3
的質量分數，C 不符合題意；
D．取 ag 混合物與足量 NaOH 溶液充分反應，得到的 bg 固體包括原 Na2CO3及 NaHCO3與 NaOH 反應生成
的 Na2CO3的質量，以及過量 NaOH 的質量，過量 NaOH 的質量無法確定，所以無法求出 Na2CO3的質量分
數，D 符合題意；
故選 D。
5．如圖是模擬“侯氏制堿法”制取 NaHCO3的部分裝置。
(1)實驗時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_____________________________________________。
【答案】(1)先通入 NH3，然后通入 CO2
(2)NH3　CO2　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 的導氣管的末端應插入液面以下　(3)吸收氨
氣尾氣，防止污染空氣
6．我國化學家侯德榜改進國外的純堿生產工藝，生產流程可簡要表示如圖：
(1)分別寫出沉淀池、煅燒爐中發生反應的化學方程式。
(2)寫出上述流程中 X 物質的分子式。
(3)向母液中通氨氣，加入細小食鹽顆粒，冷卻析出副產品。通氨氣除了增大 NH ＋4 的濃度，使 NH4Cl 更多地
析出外，還有什么作用？循環Ⅰ的作用是什么？
(4)如何檢驗產品碳酸鈉中是否含有碳酸氫鈉？
△
【答案】(1)NH3＋CO2＋NaCl＋H2O===NH4Cl＋NaHCO3↓、2NaHCO3 == === Na2CO3＋H2O＋CO2↑　(2)CO2
(3)使 NaHCO3轉化為 Na2CO3，提高析出的 NH4Cl 純度　循環Ⅰ的作用是提高原料氯化鈉的利用率
(4)加熱，若產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
7．實驗室欲測定碳酸鈉和碳酸氫鈉混合物中碳酸鈉的質量分數 w(Na2CO3)，稱取此混合物 5.0 g，溶于水中，
配成 250 mL 溶液。
方案一：沉淀法。利用化學反應把 HCO－3 、CO 2－3 完全轉化為沉淀，稱量干燥沉淀的質量，由此計算混合物
中 w(Na2CO3)。
(1)量取 100 mL 配制好的溶液于燒杯中，滴加足量沉淀劑，把溶液中 HCO－ －3 、CO 23 完全轉化為沉淀，應選
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
(2)過濾，洗滌沉淀，判斷沉淀是否洗凈的方法是_____________________________________。
(3)將所得沉淀充分干燥，稱量沉淀的質量為 m g，由此可以計算 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”)。
方案二：氣體法。某同學用下列實驗流程測定。
按如圖所示裝置進行實驗：
(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)有的同學認為，為了減小實驗誤差，應在反應前后都通入 N2，反應后通入 N2的目的是______________。
方案三：滴定法。量取 25.00 mL 配制好的溶液加入錐形瓶中，滴加 2 滴酚酞溶液，搖勻，用 0.200 0 mol·L－
1 鹽酸滴定到終點(已知終點時反應 H＋＋CO2－3 ===HCO －3 恰好反應完全)。重復此操作 2 次，消耗鹽酸的平均
體積為 20.00 mL。
(1)量取 25.00 mL 配制好的溶液，應選擇________儀器來完成。
(2)判斷滴定終點的依據是________________________________________________________。
(3)此法測得 w(Na2CO3)＝________。
【答案】　方案一：(1)D　(2)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　(3)偏小
方案二：(1)吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，減小實驗誤差　(2)將裝置 A、B 中殘留的 CO2全部趕入裝置 C
中
方案三：(1)堿式滴定管(或移液管)　(2)滴入最后半滴鹽酸時，溶液由紅色變為淺紅(接近無色)，且 30 s 內不
恢復　(3)84.8%
【解析】　方案一：(1)Ba(OH)2 溶液與兩種離子都可以形成沉淀，D 正確。(2)判斷沉淀是否洗凈的方法是
檢驗洗滌液中是否含有 Ba2＋。(3)所得沉淀未充分干燥就稱量，則產生的沉淀質量偏大。由于等質量時
NaHCO3產生的沉淀質量大，因此測得 w(Na2CO3)偏小。
方案三：(1)Na2CO3、NaHCO3 的溶液顯堿性，應選擇堿式滴定管或移液管。(2)加酚酞溶液顯紅色，恰好反
應時溶液為 NaHCO3。(3)當達到滴定終點時，發生反應：H＋＋CO2－3 ===HCO－3 ；25.00 mL 配制好的溶液中含
有的 n(HCl)＝n(Na2CO3)＝0.200 0 mol·L－1×0.02 L＝0.004 mol，則 250 mL 溶液中含有 Na2CO3的物質的量
250 mL
n(Na2CO3)＝0.004 mol× ＝0.04 mol，其質量 m(Na2CO3)＝0.04 mol×106 g·mol － 1＝4.24 g，25.00 mL
4.24 g
w(Na2CO3)＝ ×100%＝84.8 %。5.0 g

展開更多......

收起↑