碳酸钠广泛用于造纸、纺织、制革等工业,是一种重要的化工原料。我国侯德榜发明了将制碱与制氨结合起来的联合制碱法,为碳酸钠的工业化生产作出了巨大贡献。
(查阅资料)侯氏制碱法中主要反应:
Ⅰ.NaCl+NH
3+CO
2+H
2O=NaHCO
3↓+NH
4Cl
Ⅱ.2NaHCO
3=Na
2CO
3+H
2O+CO
2↑
(实验探究)小明以粗盐配制饱和食盐水,并采用如图1所示装置模拟制备碳酸氢钠,进而制得碳酸钠。

实验操作如下:
①关闭K
1,打开K
2通入NH
3,调节气流速率,待其稳定后,打开K
1通入CO
2;
②待三颈烧瓶内出现较多固体时,关闭K
2停止通NH
3,一段时间后,关闭K
1停止通CO
2;
③将三颈烧瓶内的反应混合物过滤、洗涤、低温干燥,并将所得固体置于敞口容器中加热,记录剩余固体质量。请回答下列问题:
加热时间/min
| t0
| t1
| t2
| t3
| t4
| t5
|
剩余固体质量/g
| 未记录
| 15.3
| 13.7
| 11.9
| 10.6
| 10.6
|
(1)粗盐中除了含有泥沙等不溶性杂质,还含有少量的MgCl
2等。若要除去粗盐中的MgCl
2,可加入过量的NaOH溶液,写出对应的化学方程式______,再过滤,然后向滤液中加入适量______,得到氯化钠溶液。
(2)饱和 NaHCO
3溶液的作用是除去CO
2中混有的HCl,反应的化学方程式为______。
(3)三颈烧瓶上连接的长颈漏斗的主要作用是______,有同学认为应该在长颈漏斗内放置一团蘸有酸液的棉花,理由是______;关闭K
2停止通NH
3后,还要继续通一段时间CO
2,其目的是______。
(4)根据实验记录,计算t
2时 NaHCO
3固体的分解率(已分解的 NaHCO
3质量与加热前原NaHCO
3质量的比值),请写出计算过程_____。
(拓展延伸)小华设计如图2的实验装置测定某纯碱样品 (含少量杂质NaCl)中碳酸钠的质量分数:取一定量的样品与足量稀硫酸反应,通过排饱和碳酸氢钠溶液测定生成CO
2的体积,计算样品中碳酸钠的质量分数。(已知常温常压下CO
2的密度是1.977g/L)
(1)如果样品质量为5.3g,则实验中选用的量气管规格最合适的是______(填字母)。
A.500mL | B.1000mL | C.1500mL | D.2000mL |
(2)若实验中测得碳酸钠质量分数偏小,下列可能的原因是______。
a.装置漏气
b.读取数据时量气管的液面低于水准管的液面
c.反应结束后烧瓶中有CO
2残留
d.读取数据时仰视读数
e.稀硫酸加入烧瓶占据体积