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，化學興趣小組欲對某品牌純堿樣品中碳酸鈉的質量分數(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的質量分數(shù)
（1）樣品與氯化鈣溶液的反應實驗（雜質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。利用沉淀物質量計算Na₂CO₃的質量分數(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的質量分數(shù)利用下圖所示實驗裝置（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氣體的質量，計算Na₂CO₃的質量分數(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）在反應前后的質量差就是產(chǎn)生CO₂的質量，由此計算出該樣品中Na₂CO₃的質量分數(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NaCl，為測定該樣品中Na₂CO₃的質量分數(shù)，稱取純堿樣品6 g，放入20 g水中使其完全溶解，再加入稀鹽酸26.2 g，恰好完全反應，反應后溶液的總質量為50 g。試計算：①生成二氧化碳的質量；②樣品中Na₂CO₃的質量分數(shù)。（寫出計算過程，結果保留一位小數(shù)）

Answer 1

（1）Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl；
（2）使碳酸鈉完全反應；
（3）附著可溶性物質（或雜質）使沉淀物質量增加；
（4）二氧化碳；
（5）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）2.2g；88.3% .

解析試題分析：（1）碳酸鈉溶液和氯化鈣溶液反應生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉，反應的化學方程式：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；
（3）不洗滌碳酸鈣表面可能會附著一層可溶性物質使沉淀物質量增加，由化學方程式計算出的碳酸鈉的質量增大從而導致樣品中Na₂CO₃的質量分數(shù)偏大；
（4）空氣中含有二氧化碳，所以打開止水夾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，再接上裝置C和D；
（5）裝置中反應前是空氣，而反應后是生成的二氧化碳，繼續(xù)往裝置通入已除去CO₂的空氣一會兒，使生成的二氧化碳全部被C裝置中的氫氧化鈉吸收，以減少誤差；由質量守恒定律可知裝置C中反應前后的質量差就是產(chǎn)生CO₂的質量，裝置D的作用是防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進入裝置C，所以若沒有裝置D，將會使測定結果偏大；
（6）①根據(jù)質量守恒定律計算生成CO₂的質量：6g+20g+26.2g-50 g=2.2 g
②根據(jù)反應方程式和生成CO₂的質量，計算純堿樣品中Na₂CO₃的質量，進而求出該純堿樣品中Na₂CO₃的質量分數(shù)：樣品中碳酸鈉的質量為x
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+CO₂↑+H₂O
106                44
x                 2.2g 
＝
解得x=5.3g
則該純堿樣品中碳酸鈉的質量分數(shù)為×100%≈88.3%；
答：①生成二氧化碳的質量2.2g；②該純堿樣品中Na₂CO₃質量分數(shù)為88.3%．
考點：實驗探究物質的組成成分以及含量；常見氣體的檢驗與除雜方法；鹽的化學性質；質量守恒定律及其應用；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