Question

我國著名的閩籍制堿專家侯德榜，在純堿制造方面做出了重大貢獻．用“侯氏制堿法”制得的純堿中常含有氯化鈉等雜質(zhì)，化學興趣小組欲對某品牌純堿樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)進行實驗探究，在老師的指導下，他們設計了下列兩種實驗方案進行試驗．
資料摘要：堿石灰常用于吸收水蒸氣和二氧化碳．
[方案一]樣品與氯化鈣溶液反應，測定Na₂CO₃的質(zhì)量分數(shù)
（1）樣品與氯化鈣溶液的反應實驗（雜質(zhì)不與氯化鈣溶液反應）：

實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗結論
取一定量純堿樣品配成溶液后，滴加足量的CaCl2溶液．	產(chǎn)生白色沉淀	反應的化學方程式：

（2）分析滴加的CaCl₂溶液要足量的原因：

 

．
（3）將反應后的混合物進行過濾，把獲得的沉淀物進行洗滌、干燥、稱量．利用沉淀物質(zhì)量計算Na₂CO₃的質(zhì)量分數(shù)為91%．如果不洗滌沉淀物會造成測定結果大于91%，這是因為

 

．
[方案二]樣品與稀鹽酸反應，測定Na₂CO₃的質(zhì)量分數(shù)
利用如圖所示實驗裝置（鐵架臺略去）和試劑，通過測定樣品和稀鹽酸反應產(chǎn)生的CO₂氣體的質(zhì)量，計算Na₂CO₃的質(zhì)量分數(shù)（裝置氣密性良好，忽略鹽酸的揮發(fā)性且每步反應或作用都是完全的）．
（4）打開止水夾K，先對裝置A和B（已連接）通入已除去CO₂的空氣一會兒，以排盡裝置A和B中含有的

 

，再接上裝置C和D．
（5）關閉止水夾K，加入足量的稀鹽酸（雜質(zhì)不與鹽酸反應）．待裝置A中的反應結束后，再一次打開止水夾K，繼續(xù)往裝置通入已除去CO₂的空氣一會兒，目的是

 

．裝置

 

（填標號）在反應前后的質(zhì)量差就是產(chǎn)生CO₂的質(zhì)量，由此計算出該樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分數(shù)．若沒有裝置D，將會使測定結果

 

（選填“偏大”或“偏小”）．
（6）某純堿樣品中含有雜質(zhì)NaCl，為測定該樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分數(shù)，稱取純堿樣品6g，放入20g水中使其完全溶解，再加入稀鹽酸26.2g，恰好完全反應，反應后溶液的總質(zhì)量為50g．試計算：①生成二氧化碳的質(zhì)量；②樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分數(shù)．（寫出計算過程，結果保留一位小數(shù)）

Answer 1

考點：實驗探究物質(zhì)的組成成分以及含量,氣體的凈化（除雜）,鹽的化學性質(zhì),書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式,根據(jù)化學反應方程式的計算

專題：科學探究

分析：（1）碳酸鈉和氯化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉；
（2）為了使碳酸鈉完全轉化成碳酸鈣沉淀，應該加入足量的氯化鈣溶液；
（3）如果不洗滌沉淀物，沉淀物上會附著可溶性物質(zhì)，從而使沉淀物質(zhì)量增加；
（4）為了防止A、B裝置中的二氧化碳對實驗結果的影響，應該先對裝置A和B通入已除去CO₂的空氣一會兒；
（5）為了使反應生成的二氧化碳全部被氫氧化鈉溶液吸收，應該待裝置A中的反應結束后，再一次打開止水夾K，繼續(xù)往裝置通入已除去CO₂的空氣一會兒；
C裝置在反應前后的質(zhì)量差就是產(chǎn)生CO₂的質(zhì)量；
D中的堿石灰能夠吸收空氣中的水和二氧化碳，以防二氧化碳進入C裝置影響實驗結果；
（6）根據(jù)反應前后的質(zhì)量差可以計算生成二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量可以計算碳酸鈉的質(zhì)量，進一步可以計算碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)．

解答：解：（1）碳酸鈉和氯化鈣反應的化學方程式為：Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl．
故填：Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl．   
（2）滴加的CaCl₂溶液要足量的原因是使碳酸鈉完全反應．
故填：使碳酸鈉完全反應．   
（3）如果不洗滌沉淀物會造成測定結果大于91%，這是因為如果不洗滌沉淀物，沉淀物上會附著可溶性物質(zhì)，從而使沉淀物質(zhì)量增加，通過計算會造成測定結果大于91%．
故填：附著可溶性物質(zhì)（或雜質(zhì)）使沉淀物質(zhì)量增加．  
（4）打開止水夾K，先對裝置A和B（已連接）通入已除去CO₂的空氣一會兒，以排盡裝置A和B中含有的二氧化碳．
故填：二氧化碳．   
（5）待裝置A中的反應結束后，再一次打開止水夾K，繼續(xù)往裝置通入已除去CO₂的空氣一會兒，目的是使生成的二氧化碳全部被C裝置中的氫氧化鈉吸收；
裝置C在反應前后的質(zhì)量差就是產(chǎn)生CO₂的質(zhì)量；
若沒有裝置D，空氣中的二氧化碳會進入氫氧化鈉溶液中，將會使測定結果偏大．
故填：使生成的二氧化碳全部被C裝置中的氫氧化鈉吸收；C；偏大．
（6）解：①生成二氧化碳的質(zhì)量為：20g+6g+26.2g-50g=2.2g，
答：生成二氧化碳的質(zhì)量為2.2g．
②設Na₂CO₃的質(zhì)量為x，
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑，
 106                  44
  x                   2.2g

106

44

=

x

2.2g

，
x=5.3g，
則樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分數(shù)為：

5.3g

6g

×100%≈88.3%，
答：樣品中Na₂CO₃質(zhì)量分數(shù)為88.3%．

點評：合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．