《2026年新高考5年真题高中化学全一册通用版湖南专版》

3. [2025·安徽卷,16T,14分]侯氏制碱法以NaCl、$\mathrm{CO_{2}}$和$\mathrm{NH_{3}}$为反应物制备纯碱。某实验小组在侯氏制碱法基础上，以NaCl和$\mathrm{NH_{4}HCO_{3}}$为反应物，在实验室制备纯碱，步骤如下：
①配制饱和食盐水；
②在水浴加热下，将一定量研细的$\mathrm{NH_{4}HCO_{3}}$加入饱和食盐水中，搅拌，使$\mathrm{NH_{4}HCO_{3}}$溶解，静置，析出$\mathrm{NaHCO_{3}}$晶体；
③将$\mathrm{NaHCO_{3}}$晶体减压过滤、煅烧，得到$\mathrm{Na_{2}CO_{3}}$固体。
回答下列问题：
(1)步骤①中配制饱和食盐水，下列仪器中需要使用的有烧杯、玻璃棒(填名称)。

(2)步骤②中$\mathrm{NH_{4}HCO_{3}}$需研细后加入，目的是增大$\mathrm{NH_4HCO_3}$与饱和食盐水的接触面积，加快溶解和反应速率。
(3)在实验室使用$\mathrm{NH_{4}HCO_{3}}$代替$\mathrm{CO_{2}}$和$\mathrm{NH_{3}}$制备纯碱，优点是简化操作步骤，原料易得且利用率较高，无氨气参与反应，更加环保
(4)实验小组使用滴定法测定了产品的成分。滴定过程中溶液的pH随滴加盐酸体积变化的曲线如右图所示。
ⅰ.到达第一个滴定终点时消耗盐酸$V_{1}$ mL，到达第二个滴定终点C时又消耗盐酸$V_{2}$ mL。$V_{1} = V_{2}$，所得产品的成分为a(填标号)。
a.$\mathrm{Na_{2}CO_{3}}$
b.$\mathrm{NaHCO_{3}}$
c.$\mathrm{Na_{2}CO_{3}}$和$\mathrm{NaHCO_{3}}$
d.$\mathrm{Na_{2}CO_{3}}$和NaOH
ⅱ.到达第一个滴定终点前，某同学滴定速度过快，摇动锥形瓶不均匀，致使滴入盐酸局部过浓。该同学所记录的$V_{1}$＞$V_{1}$(填“＞”“＜”或“=”)。
(5)已知常温下$\mathrm{Na_{2}CO_{3}}$和$\mathrm{NaHCO_{3}}$的溶解度分别为30.7 g和10.3 g。向饱和$\mathrm{Na_{2}CO_{3}}$溶液中持续通入$\mathrm{CO_{2}}$气体会产生$\mathrm{NaHCO_{3}}$晶体。实验小组进行相应探究：

ⅰ.实验a无明显现象的原因是开放体系导致$\mathrm{CO_2}$逸出，生成的$\mathrm{NaHCO_3}$的量较少，$\mathrm{NaHCO_3}$在该溶液中未达到过饱和状态。
ⅱ.析出的白色晶体可能同时含有$\mathrm{NaHCO_{3}}$和$\mathrm{Na_{2}CO_{3}·10H_{2}O}$。称取0.42 g晾干后的白色晶体，加热至恒重，将产生的气体依次通过足量的无水$\mathrm{CaCl_{2}}$和NaOH溶液，NaOH溶液增重0.088 g，则白色晶体中$\mathrm{NaHCO_{3}}$的质量分数为$80\%$。

答案： 3.参考答案
(1)烧杯、玻璃棒　
(2)增大$\mathrm{NH_4HCO_3}$与饱和食盐水的接触面积，加快溶解和反应速率
(3)简化操作步骤，原料易得且利用率较高，无氨气参与反应，更加环保　
(4)ⅰ.a　ⅱ.＞
(5)ⅰ.开放体系导致$\mathrm{CO_2}$逸出，生成的$\mathrm{NaHCO_3}$的量较少，$\mathrm{NaHCO_3}$在该溶液中未达到过饱和状态　ⅱ.$80\%$
命题意图本题通过纯碱制备实验优化，考查实验装置的选择、操作目的、滴定分析及晶体析出条件探究，体现了“科学探究与创新意识”等化学学科核心素养。
解题思路
(1)配制饱和食盐水的操作为向烧杯中放入一定量的食盐，然后向其中加入蒸馏水并用玻璃棒搅拌加速溶解，不断加入食盐，直至杯底有少量白色晶体不再溶解即得饱和食盐水，因此给出的仪器中需要使用的有烧杯和玻璃棒。
(4)ⅰ.根据图中的曲线变化可知，到达第一个滴定终点$B$时，发生的反应为$\mathrm{Na_2CO_3+HCl=NaCl+NaHCO_3}$，消耗盐酸$V_1\ \mathrm{mL}$；到达第二个滴定终点$C$时，发生的反应为$\mathrm{NaHCO_3+HCl=NaCl+CO_2\uparrow+H_2O}$，又消耗盐酸$V_2\ \mathrm{mL}$。$V_1=V_2$，说明产品中不含$\mathrm{NaHCO_3}$和$\mathrm{NaOH}$，只含$\mathrm{Na_2CO_3}$，a项正确。ⅱ.到达第一个滴定终点前，某同学滴定速度过快，摇动锥形瓶不均匀，致使滴入盐酸局部过浓，导致一部分$\mathrm{Na_2CO_3}$与盐酸反应生成$\mathrm{CO_2}$，说明相对于第一滴定终点，滴加盐酸较多，从而使得该同学所记录的$V_1'＞V_1$，$V_2'＜V_2$。
(5)ⅰ.$\mathrm{NaHCO_3}$受热分解生成的气体中有水蒸气和$\mathrm{CO_2}$，而$\mathrm{Na_2CO_3·10H_2O}$分解产生的气体中只有水蒸气。无水$\mathrm{CaCl_2}$可以吸收分解产生的水蒸气，$\mathrm{NaOH}$溶液可以吸收分解产生的$\mathrm{CO_2}$。$\mathrm{NaOH}$溶液增重$0.088\ \mathrm{g}$，则分解产生的$\mathrm{CO_2}$的质量为$0.088\ \mathrm{g}$，其物质的量为$\frac{0.088\ \mathrm{g}}{44\ \mathrm{g· mol^{-1}}}=0.002\ \mathrm{mol}$，根据反应$2\mathrm{NaHCO_3}\xlongequal{\triangle}\mathrm{Na_2CO_3+H_2O\uparrow+CO_2\uparrow}$，$\mathrm{NaHCO_3}$的物质的量为$0.004\ \mathrm{mol}$，则白色晶体中$\mathrm{NaHCO_3}$的质量为$0.004\ \mathrm{mol×84\ g· mol^{-1}}=0.336\ \mathrm{g}$，其质量分数为$\frac{0.336\ \mathrm{g}}{0.42\ \mathrm{g}}×100\%=80\%$