《2026年新高考5年真题化学河北专版》

3. [2025·安徽卷,16T,14分]侯氏制碱法以$NaCl$、$CO_{2}$和$NH_{3}$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$NH_{4}HCO_{3}$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$NH_{4}HCO_{3}$加入饱和食盐水中,搅拌,使$NH_{4}HCO_{3}$溶解,静置,析出$NaHCO_{3}$晶体;
③将$NaHCO_{3}$晶体减压过滤、煅烧,得到$Na_{2}CO_{3}$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$NH_{4}HCO_{3}$需研细后加入,目的是增大${NH_{4}HCO_{3}}$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$NH_{4}HCO_{3}$代替$CO_{2}$和$NH_{3}$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$B$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.$Na_{2}CO_{3}$
b.$NaHCO_{3}$
d.$Na_{2}CO_{3}$和$NaOH$
c.$Na_{2}CO_{3}$和$NaHCO_{3}$
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}$(填“$＞$”“$＜$”或“$=$”)。
(5)已知常温下$Na_{2}CO_{3}$和$NaHCO_{3}$的溶解度分别为$30.7\ g$和$10.3\ g$。向饱和$Na_{2}CO_{3}$溶液中持续通入$CO_{2}$气体会产生$NaHCO_{3}$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${CO_{2}}$逸出，生成的${NaHCO_{3}}$的量较少，${NaHCO_{3}}$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$NaHCO_{3}$和$Na_{2}CO_{3}· 10H_{2}O$。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$CaCl_{2}$和$NaOH$溶液,$NaOH$溶液增重$0.088\ g$,则白色晶体中$NaHCO_{3}$的质量分数为$80\%$。

答案： 3. 参考答案
(1)烧杯、玻璃棒
(2)增大${NH_{4}HCO_{3}}$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${CO_{2}}$逸出，生成的${NaHCO_{3}}$的量较少，${NaHCO_{3}}$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${Na_{2}CO_{3} + HCl\xlongequal{}NaCl + NaHCO_{3}}$，消耗盐酸$V_{1}\ {mL}$；到达第二个滴定终点$C$时，发生的反应为${NaHCO_{3} + HCl\xlongequal{}NaCl + CO_{2}\uparrow + H_{2}O}$，又消耗盐酸$V_{2}\ {mL}$。$V_{1}=V_{2}$，说明产品中不含${NaHCO_{3}}$和${NaOH}$，只含${Na_{2}CO_{3}}$，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${Na_{2}CO_{3}}$与盐酸反应生成${CO_{2}}$，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.${NaHCO_{3}}$受热分解生成的气体中有水蒸气和${CO_{2}}$，而${Na_{2}CO_{3}· 10H_{2}O}$分解产生的气体中只有水蒸气。无水${CaCl_{2}}$可以吸收分解产生的水蒸气，${NaOH}$溶液可以吸收分解产生的${CO_{2}}$。${NaOH}$溶液增重$0.088\ {g}$，则分解产生的${CO_{2}}$的质量为$0.088\ {g}$，其物质的量为$\dfrac{0.088\ {g}}{44\ {g· mol^{-1}}}=0.002\ {mol}$，根据反应${2NaHCO_{3}\xlongequal{\triangle }Na_{2}CO_{3} + H_{2}O\uparrow + CO_{2}\uparrow}$，${NaHCO_{3}}$的物质的量为$0.004\ {mol}$，则白色晶体中${NaHCO_{3}}$的质量为$0.004\ {mol}×84\ {g· mol^{-1}}=0.336\ {g}$，其质量分数为$\dfrac{0.336\ {g}}{0.42\ {g}}×100\%=80\%$