Question

课外化学兴趣小组的同学利用某化工厂的废碱液（主要成分为Na₂CO₃、还含有少量NaCl，其它杂质不计）和石灰乳（氢氧化钙的悬浊液）为原料制备烧碱，并对所得的烧碱粗产品的成分进行分析和测定．
粗产品制备：
（1）将废碱液加热蒸发浓缩，形成较浓的溶液，冷却后与石灰乳混合，发生反应的化学方程式为

 

．
（2）将反应后的混合物过滤，得到的滤液进行蒸发结晶，制得NaOH粗产品．
粗产品成分分析：
（1）取适量粗产品溶于水，加入Ba（NO₃）₂溶液出现白色浑浊，发生反应的化学方程式为

 

，该粗产品中一定不含有

 

，理由是

 

．
（2）该小组同学通过对粗产品成分的实验分析，确定该粗产品中含有三种物质．
粗产品含量测定：
Na₂CO₃含量的测定：
（1）该兴趣小组的同学设计了下图所示的实验装置．取20.0g粗产品，进行实验．
说明：①碱石灰是CaO与NaOH的固体混合物．
②E装置中的饱和NaHCO₃溶液是为了除去二氧化碳气体中的氯化氢，发生
的反应为：NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O．
（2）操作步骤
①连接好装置，检查气密性；
②打开弹簧夹C，在A处缓缓通入一段时间空气；
③称量G的质量；
④关闭弹簧夹C，慢慢滴加浓盐酸至过量，直至D中无气泡冒出；
⑤打开弹簧夹C，再次缓缓通入一段时间空气；
⑥再次称量G的质量，得前后两次质量差为4.8g．
（3）问题探究
①F中的试剂应为

 

．
②B装置的作用是

 

，H装置的作用是

 

．
③若没有H装置，则测定的Na₂CO₃的质量分数会

 

（填“偏大”、“偏小”、“不变”）．
事实上20.0g粗产品只能产生4.4g CO₂．请你仔细分析上述实验，解释实验值4.8g比正确值4.4g偏大的原因（假设操作均正确）

 

．
（4）数据计算
根据正确值4.4g可求得粗产品中Na₂CO₃的质量分数为

 

%．
NaOH含量的测定：
该小组同学又另取20.0g粗产品，逐滴加入20%的盐酸至恰好完全反应时，消耗盐酸的质量为73g，放出CO₂ 4.4g（不考虑二氧化碳气体的溶解）．求原粗产品中NaOH的质量分数．（写出计算过程）

Answer 1

分析：（1）根据复分解反应的条件即可，注意沉淀符号．
（2）根据复分解反应的条件即可，注意沉淀符号．
（3）测定碳酸钠的含量是依据二氧化碳的多少来计算，所以要排除外界所有二氧化碳以及水蒸汽的影响即可．
（4）写出化学方程式并根据已知条件进行计算即可．

解答：解：
（1）根据复分解反应的条件及其所给的物质可知，碳酸钠和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀，故答案为：
Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH．
（2）根据复分解反应的条件及其所给的物质可知，碳酸钠和硝酸钡生成碳酸钡沉淀；又因为碳酸钠和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀，所以碳酸钠和氢氧化钙在溶液中不会同时出现；故答案为：
Na₂CO₃+Ba（NO₃）₂=BaCO₃↓+2NaNO₃；Ca（OH）₂；Ca（OH）₂和Na₂CO₃能发生化学反应，在溶液中不能共存．
（3）Na₂CO₃含量的测定：根据G装置的增重来测定，在这个题中G增重的质量就是二氧化碳的质量，因此要排除外界因素的影响；碳酸钠和盐酸反应生成氯化钠和二氧化碳和水，因此要排除大气中的二氧化碳和水蒸汽．
①浓硫酸具有吸水性，可以吸收水蒸汽，排除水蒸气对实验的影响，故答案为：浓硫酸．
②为了保证实验的准确性，必须排除大气中的水蒸气和二氧化碳的影响，故答案为：除去空气中的二氧化碳；防止空气中的二氧化碳和水蒸气被G中碱石灰吸收．
③如果没有H装置，空气中的水蒸气和二氧化碳就会和G中的碱石灰反应，故答案为：偏大．
④盐酸具有挥发性，挥发出来的盐酸和碳酸氢钠反应生成二氧化碳气体，故答案为：装置D中浓盐酸挥发出的氯化氢与装置E中NaHCO₃反应又产生了二氧化碳．
（4）设碳酸钠的质量是X，
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
106                   44
X                     4.4

106

44

═

X

4.4

得：X═10.6
碳酸钠的质量分数是：

10.6

20

×100%═53%．
NaOH含量的测定：
（1）设与粗产品中碳酸钠反应消耗的盐酸溶液中含氯化氢的质量为y．
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
       73             44
       y             4.4g

73

44

=

y

4.4g

    得：y═7.3g
（2）73g20%盐酸溶液中含氯化氢的质量为：73g×20%=14.6g
与粗产品中氢氧化钠反应消耗的盐酸溶液中含氯化氢的质量为：14.6g-7.3g=7.3g
设粗产品中含氢氧化钠的质量为z．
NaOH+HCl=NaCl+H₂O
40   36.5
z    7.3g

40

36.5

═

z

7.3g

得：z=8g
粗产品中含氢氧化钠的质量分数为：

8g

20g

×100%=40%
答：粗产品中含氢氧化钠的质量分数为40%．

点评：学会设计实验并能够排除不利因素的影响，同时注化学方程式的计算规范．