Question

課外化學興趣小組的同學利用某化工廠的廢堿液（主要成分為Na₂CO₃、還含有少量NaCl，其它雜質不計）和石灰乳（氫氧化鈣的懸濁液）為原料制備燒堿，并對所得的燒堿粗產品的成分進行分析和測定．
【粗產品制備】
（1）將廢堿液加熱蒸發濃縮，形成較濃的溶液，冷卻后與石灰乳混合，發生反應的化學方程式為______．
（2）將反應后的混合物過濾，得到的濾液進行蒸發結晶，制得NaOH粗產品．
【粗產品成分分析】
（1）取適量粗產品溶于水，加入Ba（NO₃）₂溶液出現白色渾濁，該反應的化學方程式為______，由此該粗產品中一定不含有______，理由是______．
（2）該小組同學通過對粗產品成分的實驗分析，確定該粗產品中含有三種物質．
【含量測定】Na₂CO₃含量的測定：
（1）該興趣小組的同學設計了下圖所示的實驗裝置．取20.0g粗產品，進行實驗．


【說明】①堿石灰是CaO與NaOH的固體混合物．
②E裝置中的飽和NaHCO₃溶液是為了除去二氧化碳氣體中的氯化氫．
（2）操作步驟：①連接好裝置，檢查氣密性；
②打開彈簧夾C，在A處緩緩通入一段時間空氣；
③稱量G的質量；
④關閉彈簧夾C，慢慢滴加濃鹽酸至過量，直至D中無氣泡冒出；
⑤打開彈簧夾C，再次緩緩通入一段時間空氣；
⑥再次稱量G的質量，得前后兩次質量差為0.48g．
（3）問題探究
①F中的試劑應為______．
②B裝置的作用是______．
③在步驟②中，A處緩緩通入一段時間空氣的目的是______．
④若沒有H裝置，則測定的Na₂CO₃的質量分數會______（填“偏大”、“偏小”、“不變”）．
⑤該興趣小組指導老師認為該方案有些不合理，指導同學們更換了其中的一種試劑并去掉了一個裝置后實驗得到了完善，并測得20.0g粗產品只能產生0.44g CO₂．你認為更換后的試劑是______，原實驗中實驗值0.48g比正確值0.44g偏大的原因是（假設操作均正確）______．
（4）數據計算：根據正確值0.44g求得了粗產品中Na₂CO₃的質量分數．

Answer 1

【粗產品制備】
（1）氫氧化鈣和碳酸鈉反應生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，故答案為：Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH，
【粗產品成分分析】
（1）碳酸鈉能和硝酸鋇反應生成沉淀，化學方程式為：Na₂CO₃+Ba（NO₃）₂═BaCO₃↓+2NaNO₃，因為氫氧化鈣和碳酸鈉能反應，所以一定沒有氫氧化鈣，．
由上可知一定有碳酸鈉存在，而碳酸鈉與氫氧化鈣在溶液中不能共存．
【含量測定】Na₂CO₃含量的測定：
（3）①濃硫酸能吸收水蒸氣；
②氫氧化鈉溶液能吸收空氣中的二氧化碳；
③向A裝置中通入氣體可以將裝置中的氣體排凈，防止干擾實驗現象及結論；
④H裝置能防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進入G裝置，若沒有H裝置，則測定的二氧化碳值偏高，計算出的質量分數偏大；
⑤裝置D中濃鹽酸揮發出的氯化氫與裝置E中NaHCO₃反應產生二氧化碳，使二氧化碳的值偏大，為了使實驗結果更準確防止干擾，可以把濃鹽酸換成稀硫酸，
（4）設碳酸鈉的質量為X
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
106                   44
X                    0.44克

106

X

= 

44

0.44克

解得：X=1.06克
碳酸鈉的質量分數為：（1.06克÷20.0克）×100%=5.3%．
答：碳酸鈉的質量分數是5.3%．
故答案為：【粗產品的制備】（1）Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH；
【粗產品成分分析】（1）Ba（NO₃）₂+Na₂CO₃═BaCO₃↓+2NaNO₃；Ca（OH）₂；由上可知一定有碳酸鈉存在，而碳酸鈉與氫氧化鈣在溶液中不能共存；
【含量測定】（3）問題探究：
①濃硫酸；
②B除去空氣中的二氧化碳；
③排出裝置中空氣；
④偏大；
⑤稀硫酸；  
濃鹽酸有揮發性，產生二氧化碳中含HCl氣體與碳酸氫鈉溶液反應又生成了二氧化碳；
（4）5.3%