Question

18．某同學(xué)在查閱資料時(shí)得知：市售純堿樣品�；煊新然�鈉雜質(zhì)．
資料卡：侯氏制堿法的原理可表示為：NaCl+H₂O+NH₃+CO₂═NaHCO₃↓+NH4Cl    2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O該同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖中的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)定市售純堿樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．（水蒸氣的影響忽略不計(jì)，夾持裝置已略去）

主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①按圖組裝儀器，并檢查裝置的氣密性；
②稱量5.5g市售純堿樣品放入燒瓶中，加適量蒸餾水溶解，得到試樣溶液；
③從分液漏斗滴入稀硫酸，直到不再產(chǎn)生氣體時(shí)為止；
④緩緩鼓入一定量的N₂；
⑤稱量B瓶及溶液的質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)增重2.2g．
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）寫(xiě)出A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑．
（2）鼓入一定量的N₂的目的是排出裝置A及導(dǎo)管中殘留CO₂，使其全部被裝置B中NaOH溶液吸收．裝置C中澄清石灰水的作用是檢驗(yàn)CO₂是否被B瓶中的NaOH溶液完全吸收．
（3）如果將分液漏斗中的稀硫酸換成濃鹽酸，測(cè)試的結(jié)果（填偏高、偏低或不變）偏高．
（4）該樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96.4%（結(jié)果保留到小數(shù)點(diǎn)后一位）．
（5）若用與上述實(shí)驗(yàn)反應(yīng)原理不同的實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定純堿樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，請(qǐng)用化學(xué)方程式表示實(shí)驗(yàn)原理Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)裝置A中所加藥品，利用藥品間的反應(yīng)規(guī)律，寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的操作方法，理解實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，分析實(shí)驗(yàn)過(guò)程中通入氮?dú)馑�起到的作用及裝置C中澄清石灰水在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的作用；
（3）對(duì)比稀硫酸與濃鹽酸性質(zhì)上的差異，分析若使用濃鹽酸會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成的影響；
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得生成二氧化碳的質(zhì)量，由反應(yīng)的化學(xué)方程式計(jì)算出樣品中碳酸鈉的質(zhì)量，而求得樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（5）利用碳酸鈉的性質(zhì)及變化規(guī)律，可使碳酸鈉與氯化鈣等形成沉淀等，另外設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行碳酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定．

解答 解：
（1）樣品中氯化鈉不與硫酸反應(yīng)，碳酸鈉與硫酸反應(yīng)生成硫酸鈉、水和二氧化碳，化學(xué)方程式為Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑；
（2）為使殘留在反應(yīng)容器中生成的二氧化碳全部被氫氧化鈉吸收，通入不能與氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)的氮?dú)馀懦龇磻?yīng)裝置內(nèi)的二氧化碳；裝置C中盛放澄清石灰水檢驗(yàn)二氧化碳?xì)怏w是否全部被氫氧化鈉吸收；
（3）稀硫酸不揮發(fā)而濃鹽酸具有很強(qiáng)的揮發(fā)性，揮發(fā)出的HCl氣體被氫氧化鈉溶液吸收后，導(dǎo)致測(cè)得二氧化碳的質(zhì)量偏高；
（4）氫氧化鈉增重2.2g，說(shuō)明反應(yīng)放出2.2g二氧化碳，設(shè)反應(yīng)消耗碳酸鈉的質(zhì)量為x
Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106                     44
x                       2.2g
$\frac{106}{x}=\frac{44}{2.2g}$
x=5.3g
該樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{5.3g}{5.5g}$×100%=96.4%
（5）碳酸鈉能與氯化鈣等反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，因此可選用氯化鈣溶液與碳酸鈉反應(yīng)，通過(guò)測(cè)定生成沉淀或加入氯化鈣的質(zhì)量測(cè)定樣品中碳酸鈉的質(zhì)量，而得到樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．碳酸鈣與氯化鈣反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl．
故答案為：
（1）Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑；
（2）排出裝置A及導(dǎo)管中殘留CO₂，使其全部被裝置B中NaOH溶液吸收；檢驗(yàn)CO₂是否被B瓶中的NaOH溶液完全吸收；
（3）偏高；
（4）96.4%；
（5）Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl（或與BaCl₂、Ba（OH）₂反應(yīng)）．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查學(xué)生利用化學(xué)方程式和溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)公式綜合分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力．增加了學(xué)生分析問(wèn)題的思維跨度，強(qiáng)調(diào)了學(xué)生整合知識(shí)的能力．