Question

同学们在学习了盐的化学性质以后，开展了测定碳酸钠和氯化钠的固体混合物中碳酸钠的质量分数的探究实验，他们设计了以下实验方案
【方案一】气体转化法

（1）如图1所示，把wg的混合物与足量稀硫酸反应后，测定产生的CO₂的体积，检查该装置气密性的方法是______；
（2）有同学提出用图2代替图1中的收集装置，则所测得CO₂气体的体积______；
（填偏大、偏小或不变）理由是______，你的改进方案是______；广口瓶内原有的空气对实验结果______（填“有”或“没有”）影响，如果利用改进后的装置测得CO₂气体的体积为Vml （此时CO₂的密度为Pg/ml）则原混合物中Na₂CO₃的质量分数的计算式为______；
（3）也有人用图3装置测定CO₂的质量（碱石灰的成分是CaO和NaOH的混合物）则图3实验装置中主要存在哪些缺陷？这些缺陷对实验结果有何影响？

主 要 缺 陷	对实验结果的影响

【方案二】沉淀法（如图所示）

（1）沉淀A的化学式是______，溶液M中溶质的化学式是______；
（2）确定CaCl₂溶液是否过量的方法是______；
（3）该固体混合物中Na₂CO₃的质量分数的计算式为______；
（4）导致测定结果偏大的原因可能是______；
【方案三】盐酸滴定法

（1）“操作2”的名称是______；
（2）根据实验数据计算该固体混合物中Na₂CO₃的质量分数为______（保留一位小数）．

Answer 1

【答案】分析：方案一（1）欲检查装置气密性，可使气体升温，将导管伸入水中，如果装置气密性良好，则气体会从导管逸出，可在导管口观察到气泡，如果装置气密性不好，则会从其他地方逸出，则观察不到水中导管口有气泡产生，所以可根据水中导管口的情况判断装置气密性；
（2）二氧化碳易溶于水，形成碳酸，所以测得的体积会变小；可在水面涂一层植物油，使二氧化碳不能溶于水；
（3）二氧化碳可与稀硫酸中的水结合，生成碳酸，碳酸极易分解成水和二氧化碳，若碱石灰未完全吸收水分，则可导致水蒸气混入二氧化碳，使结果偏大；空气中的其他气体会进入U形管，也可导致结果偏大；
方案二（1）Na₂CO₃可与CaCl₂反应生成CaCO₃沉淀和NaCl，CaCO₃加热可生成CaO和CO₂，故沉淀中有CaCO₃和CaO；
（2）若CaCl₂不过量，则会有Na₂CO₃剩余，再加入CaCl₂后若生成沉淀则说明不过量，还含有Na₂CO₃；
方案三（1）溶液经过蒸发可得到固体物质；
（2）根据化学方程式可以得出各物质间的质量比，据此列出比例式，进而求出该固体混合物中Na₂CO₃的质量分数．
解答：解：方案一：（1）检查装置气密性，可使气体升温，将导管伸入水中，如果装置气密性良好，则气体会从导管逸出，可在导管口观察到气泡，如果装置气密性不好，则会从其他地方逸出，则观察不到水中导管口有气泡产生，所以可根据水中导管口的情况判断装置气密性，故答案为：向长颈漏斗加水浸没下端管口后，拉动活塞，如有气泡冒出，则装置不漏气；
（2）二氧化碳易溶于水，形成碳酸，所以测得的体积会变小，故答案为：偏小；
因为有部分二氧化碳溶于水，在水面上滴一层植物油等可防二氧化碳溶于水；
因为二氧化碳的质量比空气重，故广口瓶内原有的空气对实验结果没有影响；
根据化学方程式Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
106                   44
故原混合物中Na₂CO₃的质量分数的计算式为×100%．
（3）

主 要 缺 陷	对实验结果的影响
生成二氧化碳中混入水蒸气	使测定结果偏大
空气中的二氧化碳和水进入U形管	使测定结果偏大

方案二：（1）CaONaCl、CaCl₂（2）向上层清液中再滴入CaCl₂溶液观察是否有沉淀生成
（3）Na₂CO₃+CaCl₂=2NaCl+CaCO₃↓
106                 100
×100%=×100%
（4）沉淀没有完全烘干等合理答案
方案三：（1）操作2中经过蒸发可得到固体氯化钠，故答案为蒸发；
（2）设Na₂CO₃的质量为x
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑  固体质量差量△m
106         117                  11
x                               16.1g-15g=1.1g
∴=
解之得 x=10.6g
×100%≈70.7%
答：该固体混合物中Na₂CO₃的质量分数为70.7%．
点评：本题测试学生多方面的化学知识，学生必须知识全面，再加上足够的细心和耐心，才能正确答题．