Question

（2013?丹徒區模擬）某校學生對買來的工業固體燒堿的雜質成分進行研究．
[查閱資料]
①在化工生產中，原料往往不能全部轉化成產品．
②在工業上用食鹽和水配成飽和食鹽水，通過電解（通電）制得燒堿溶液，再將溶液濃縮即可得到固體燒堿，通電過程中還可得到氫氣和氯氣（C1₂）．工業上用電解飽和食鹽水制燒堿的化學方程式為．
[實驗假設]
該工業固體燒堿中可能含有氯化鈉、碳酸鈉，導致該工業固體燒堿中含有碳酸鈉雜質的原因可能是（用化學方程式回答）．
[實驗設計]
他們設計了實驗方案來驗證上述假設．
請你幫助他們完成實驗報告：

實驗步驟	實驗現象	結論
①取樣，加足量的水	固體完全溶解	沒有不溶性雜質
②用試管取上述試液，加入過量，塞上帶導管的單孔塞；將導管的另一端插入盛有 澄清石灰水的 燒杯中	澄清石灰水變渾濁	原固體混合物中含有
③再向試管中加入	有白色沉淀生成	原固體燒堿中含有

[產品分析]
取該工業固體燒堿樣品46.91克（只含兩種雜質）加人足量蒸餾水，向所得溶液中先滴加2-3滴；再滴加7.3%的稀鹽酸至溶液顏色恰好由紅色變為無色，共用去稀鹽酸510克．
①實驗過程中開始滴加稀鹽酸無氣泡出現的原因是．
②欲測定樣品中所含各物質的質量分數，則除以上數據外還需測定出反應過程中產生的二氧化碳的質量，若二氧化碳的質量為0.44克，則樣品中氯化鈉的質量分數為多少？（要有計算過程，保留小數點后兩位數字）
[反思與應用]
利用電解水實驗研究水的組成時可以向水中加稀硫酸或氫氧化鈉以增強水的導電性，能否向水中加該工業固體燒堿樣品？（填“能”或“不能”）

Answer 1

分析：[查閱資料]根據反應物和生成物按照質量守恒定律書寫化學方程式；[實驗假設]根據氫氧化鈉與二氧化碳反應，而使氫氧化鈉溶液變質；
[實驗設計]根據檢驗碳酸鈉時用酸和澄清石灰水，檢驗氯化鈉用硝酸銀分析現象和結論，注意實驗中要排除其他離子的干擾；
[產品分析]加入的鹽酸先與氫氧化鈉反應，再與碳酸鈉反應考慮；根據二氧化碳的質量計算出碳酸鈉的質量，根據與氫氧化鈉反應消耗的氯化氫的質量，計算出氫氧化鈉的質量，再用樣品的總質量減去氫氧化鈉的質量，減去碳酸鈉的質量就是氯化鈉的質量，再算出氯化鈉的質量分數；
[反思與應用]根據電解飽和食鹽水制燒堿的同時生成了氫氣和氯氣考慮．

解答：解：[查閱資料]根據題干提供的信息和質量守恒定律，工業上用電解飽和食鹽水制燒堿的反應物有：氯化鈉和水，生成物有：氫氧化鈉、氫氣、氯氣，用觀察法配平，所以化學方程式為：2NaCl+2H₂O

通電  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
[實驗假設]氫氧化鈉變質是由于氫氧化鈉與二氧化碳反應生成碳酸鈉和水，用觀察法配平即可，所以方程式是：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O；
[實驗設計]①取樣，加足量的水，固體全部溶解，說明沒有不溶性雜質；②用試管取上述試液，加入過量硝酸，塞上帶導管的單孔塞；將導管的另一端插入盛有澄清石灰水的燒杯內，如果澄清石灰水變渾濁，說明有二氧化碳生成，說明樣品中含有碳酸鈉；③再向試管中加入硝酸銀溶液，如果有白色沉淀產生，因為在第②步中加入硝酸是過量的，所以該白色沉淀是不溶于硝酸的，不溶于硝酸的白色沉淀有硫酸鋇和氯化銀，由燒堿的成分可知只能生成氯化銀沉淀，說明燒堿樣品中含有氯離子，即含有氯化鈉；
[產品分析]
①加入的鹽酸先與氫氧化鈉反應，再與碳酸鈉反應，所以反應開始沒有氣泡產生；
②設生成0.44g二氧化碳需要參加反應的碳酸鈉的質量為X，需要參加反應的氯化氫的質量為Y則：
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
106     73             44
X       Y             0.44g
根據：

106

44

=

X

0.44g

解得X=1.06g，根據：

73

44

=

Y

0.44g

解得Y=0.73g，與氫氧化鈉反應消耗氯化氫的質量為：510g×7.3%-0.73g=36.5g，設與36.5g氯化氫反應消耗氫氧化鈉質量為Z則：
NaOH+HCl═NaCl+H₂O
40   36.5
Z     36.5g
根據：

40

36.5

=

Z

36.5g

解得Z=40g
則樣品中氯化鈉的質量分數為：

46.91g-40g-1.06g

46.91g

×100%=12.47%．
[反思與應用]電解飽和食鹽水制燒堿的同時生成了氫氣和氯氣，所以會影響電解水得到氫氣和氧氣體積的測定，所以不能加該工業固體燒堿樣品．
故答案為：
[查閱資料]2NaCl+2H₂O

通電  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
[實驗假設]2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O；
[實驗設計]

實驗步驟	實驗現象	結論或化學方程式
1．取樣，加足量的水，	固體完全溶解	沒有不溶性雜質
2．用試管取上述試液，加入過量稀硝酸，塞上帶導管的單孔塞；將導管的另一端插入 澄清石灰水中．	澄清石灰水變渾濁．	證明原固體燒堿中含有碳酸鈉
3．向試管中再加入 硝酸銀溶液．	有 白色沉淀生成．	說明燒堿樣品中含有氯化鈉

[產品分析]①加入的鹽酸先與氫氧化鈉反應，再與碳酸鈉反應，所以反應開始沒有氣泡產生；②12.47%；[反思與應用]不能．

點評：通過本題的練習，主要考查了氯離子、碳酸根離子的鑒別，要掌握常見離子的檢驗方法．