Question

我國(guó)著名的閩籍制堿專(zhuān)家侯德榜，在純堿制造方面做出了重大貢獻(xiàn)。用“侯氏制堿法”制得的純堿中常含有氯化鈉等雜質(zhì)，化學(xué)興趣小組欲對(duì)某品牌純堿樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，在老師的指導(dǎo)下，他們?cè)O(shè)計(jì)了下列兩種實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行試驗(yàn)。
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(yīng),測(cè)定Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
（1）樣品與氯化鈣溶液的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)（雜質(zhì)不與氯化鈣溶液反應(yīng)）：

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)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(yīng)的化學(xué)方程式：

 
（2）分析滴加的CaCl₂溶液要足量的原因：                      。
（3）將反應(yīng)后的混合物進(jìn)行過(guò)濾，把獲得的沉淀物進(jìn)行洗滌、干燥、稱(chēng)量。利用沉淀物質(zhì)量計(jì)算Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為91%。如果不洗滌沉淀物會(huì)造成測(cè)定結(jié)果大于91%，這是因?yàn)?u>         。
[方案二] 樣品與稀鹽酸反應(yīng),測(cè)定Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)利用下圖所示實(shí)驗(yàn)裝置（鐵架臺(tái)略去）和試劑，通過(guò)測(cè)定樣品和稀鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂氣體的質(zhì)量，計(jì)算Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（裝置氣密性良好，忽略鹽酸的揮發(fā)性且每步反應(yīng)或作用都是完全的）。

（4）打開(kāi)止水夾K，先對(duì)裝置A和B（已連接）通入已除去CO₂的空氣一會(huì)兒，以排盡裝置A和B中含有的    ，再接上裝置C和D。
（5）關(guān)閉止水夾K，加入足量的稀鹽酸（雜質(zhì)不與鹽酸反應(yīng)）。待裝置A中的反應(yīng)結(jié)束后，再一次打開(kāi)止水夾K，繼續(xù)往裝置通入已除去CO₂的空氣一會(huì)兒，目的是                   。裝置   （填標(biāo)號(hào)）在反應(yīng)前后的質(zhì)量差就是產(chǎn)生CO₂的質(zhì)量，由此計(jì)算出該樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。若沒(méi)有裝置D，將會(huì)使測(cè)定結(jié)果   （選填“偏大”或“偏小”）。
（6）某純堿樣品中含有雜質(zhì)NaCl，為測(cè)定該樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，稱(chēng)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(yīng)，反應(yīng)后溶液的總質(zhì)量為50 g。試計(jì)算：①生成二氧化碳的質(zhì)量；②樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程，結(jié)果保留一位小數(shù)）

Answer 1

（1）Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl；
（2）使碳酸鈉完全反應(yīng)；
（3）附著可溶性物質(zhì)（或雜質(zhì)）使沉淀物質(zhì)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(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉，反應(yīng)的化學(xué)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(yīng)；
（3）不洗滌碳酸鈣表面可能會(huì)附著一層可溶性物質(zhì)使沉淀物質(zhì)量增加，由化學(xué)方程式計(jì)算出的碳酸鈉的質(zhì)量增大從而導(dǎo)致樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大；
（4）空氣中含有二氧化碳，所以打開(kāi)止水夾K，先對(duì)裝置A和B（已連接）通入已除去CO₂的空氣一會(huì)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(yīng)前是空氣，而反應(yīng)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(huì)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(zhì)量守恒定律可知裝置C中反應(yīng)前后的質(zhì)量差就是產(chǎn)生CO₂的質(zhì)量，裝置D的作用是防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進(jìn)入裝置C，所以若沒(méi)有裝置D，將會(huì)使測(cè)定結(jié)果偏大；
（6）①根據(jù)質(zhì)量守恒定律計(jì)算生成CO₂的質(zhì)量：6g+20g+26.2g-50 g=2.2 g
②根據(jù)反應(yīng)方程式和生成CO₂的質(zhì)量，計(jì)算純堿樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量，進(jìn)而求出該純堿樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：樣品中碳酸鈉的質(zhì)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(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%≈88.3%；
答：①生成二氧化碳的質(zhì)量2.2g；②該純堿樣品中Na₂CO₃質(zhì)量分?jǐn)?shù)為88.3%．
考點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)的組成成分以及含量；常見(jiàn)氣體的檢驗(yàn)與除雜方法；鹽的化學(xué)性質(zhì)；質(zhì)量守恒定律及其應(yīng)用；書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式、文字表達(dá)式、電離方程式；根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式的計(jì)算