Question

請從以下I、II兩道題中任選一道完成：
I．現有氯化鈉和碳酸鈉的混合物20克，為了除掉其中的碳酸鈉，得到純凈的氯化鈉溶液，小明同學將該混合物放入一定量的水中配制成60克溶液，再向其中加入50克氯化鈣溶液，恰好完全反應，生成了白色沉淀，過濾后得到100克溶液．
（1）求所得氯化鈉溶液中溶質的質量分數：（要求寫出計算過程）．
（2）小明同學的方案中氯化鈣溶液很容易過量而引入新的雜質，你提出的既能除去碳酸鈉雜質，又能有效地防止新雜質引入的新方案是：

 

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II．已知某純堿試樣中含有氯化鈉，為測定試樣中純堿的質量分數，可用下圖裝置進行實驗．（已知裝置A中試劑X為氫氧化鈉溶液，堿石灰為氫氧化鈉與氧化鈣固體的混合物）

主要步驟如下：①按圖組裝儀器，并檢查裝置氣密性；②準確稱得6.0g純堿試樣放入裝置B的廣口瓶中：
③從A中導管緩緩通入空氣一段時間后，關閉彈簧夾；④稱得盛有堿石灰的干燥管D的質量為183.4g；
⑤從分液漏斗中滴入98g稀硫酸時氣泡不再產生：⑥打開彈簧夾，再從A中導管緩慢通入空氣一段時間；
⑦再次稱量干燥管D的總質量為185.6g．
（1）試樣中純堿的質量分數為多少？（要求寫出計算過程）．
（2）為了減小誤差，步驟③和⑥中都通入了一段時間的空氣，請就其中一處談談若省略該步驟后對測量結果造成的影響

 

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Answer 1

分析：I．（1）由于NaCl和Na₂CO₃的混合物中只有碳酸鈉與氯化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉，因此恰好完全反應后，過濾除去碳酸鈣沉淀，所得濾液為氯化鈉溶液，其中溶質的質量分數=

原混合物中氯化鈉+反應生成的氯化鈉

濾液的質量100g

×100%；運用質量守恒定律，反應前后物質質量差即為生成沉淀碳酸鈣的質量，由碳酸鈣的質量可計算混合物中碳酸鈉的質量、反應生成氯化鈉的質量，混合物的質量與碳酸鈉質量差即為原混合物中氯化鈉的質量．
（2）除去氯化鈉中的碳酸鈉，實質就是除去碳酸根離子，為了不帶入新的雜質，可用稀鹽酸把碳酸根轉化為二氧化碳氣體而除去．
II．（1）分析實驗前后裝置D質量變化，并由此質量差根據化學方程式計算樣品中碳酸鈉的質量，求出樣品中碳酸鈉的質量分數；
（2）根據裝置的特點及實驗目的，分析鼓入空氣這一操作的目的，為了排除空氣中二氧化碳的干擾，要把二氧化碳除去．

解答：解：I．（1）由質量守恒定律得，生成CaCO₃的質量為：60g+50g-100g=10g
設參加反應的Na₂CO₃的質量為x，生成的NaCl的質量為y，
Na₂CO₃+CaCl₂=CaCO₃↓+2NaCl
106          100      117
x            10g       y

106

x

=

100

10g

=

117

y

x=10.6g，y=11.7g
溶液中溶質的質量為：20g-10.6g+11.7g=21.1g
濾液中溶質的質量分數為：

21.1g

100g

×100%=21.1%；
（2）除去氯化鈉中的碳酸鈉，實質就是除去碳酸根離子，用稀鹽酸即能除去碳酸鈉雜質，又能有效地防止新雜質引入．故答案為：向混合液中滴加稀鹽酸至不再產生氣泡為止；
II．（1）解：反應中放出二氧化碳氣體的質量=185.6g-183.4g=2.2g
設放出2.2g二氧化碳消耗碳酸鈉的質量為x
Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106                     44
x                       2.2g

106

x

=

44

2.2g

，x=5.3g
純堿樣品Na₂CO₃的質量分數=

5.3g

6g

×100%=88.3%；
（2）由題意可知我們是通過測定二氧化碳的質量來測定碳酸鈉的質量分數的，所以要排除空氣中的二氧化碳干擾實驗結果，若省略該步驟后測得D質量會增加，使結果偏大．故答案為：偏大．

點評：（1）運用質量守恒定律分析反應前后物質的質量差，得出題目隱含的已知條件沉淀碳酸鈣的質量，體現出分析問題的能力．
（2）通過本題我們要知道在完成實驗時要盡可能的排除可能對實驗結果產生影響的因素，例如本題中空氣中二氧化碳對實驗結果的影響，水蒸氣的影響等．