Question

18．某校化学兴趣小组的同学开展了测定Na₂CO₃和NaCl的固体混合物在Na₂CO₃质量分数的探究实验，他们设计了如下的实验方案：
【方案一】气体分析法

（1）如图所示（铁夹夹持的仪器是注射器），把该混合物与足量稀盐酸反应后，测定产生的CO₂气体的体积，检查该装置的气密性的方法是将注射器活塞拉出一定距离，一段时间后松开活塞，活塞能回到原位则不漏气．
（2）有同学提出以图2代替图1中的收集装置，则所测CO₂气体的体积偏小（填“偏大”、“偏小”、“不变”），理由是CO₂能溶于水且与水反应．广口瓶内原有的空气对实验结果没有（填“有”或“没有”）影响．
（3）有同学用图3装置测定CO₂的质量（碱石灰的成分是CaO和NaOH）的混合物，可吸收CO₂气体），该装置导致实验结果偏大的原因可能是BCD．
A、装置内残留的CO₂气体不能全部排出
B、产生的CO₂气体中混有氯化氢气体，同时被碱石灰吸收
C、产生的CO₂气体中混有水蒸气，同时被碱石灰吸收
D、球形干燥管与空气相通，也会吸收空气中的CO₂和H₂O
【方案二】沉淀分析法（如图所示）．

（1）稳定CaCl₂溶液是否过量的方法是静置，向上层清液中继续滴加CaCl₂溶液，若无沉淀说明CaCl₂溶液已过量．
（2）该方法发生反应的化学方程式为Na₂CO₃+CaCl₂=CaCO₃↓+2NaCl．
【方案三】盐酸滴定法（如图2所示）

（1）用已知浓度盐酸滴加到一定质量的混合物，根据消耗盐酸溶液的体积来测定碳酸钠的含量，在实验过程中判断反应所滴加的稀盐酸恰好图乙碳酸钠反应的方法是直到不再生成气泡为止．
（2）晓红同学通过实验测定了一些数据，试根据下面的实验数据计算Na₂CO₃的质量分数．称取Na₂CO₃和NaCl固体混合物10g，与足量稀盐反应过后酸蒸发干燥得到固体称量10.55g固体，该固体混合物中Na₂CO₃质量分数为53%．

Answer 1

分析 【方案一】（1）欲检查装置气密性，可根据该反应容器的特点，采用拉动注射器活塞的方法完成；
（2）根据二氧化碳易溶于水，形成碳酸，所以测得的二氧化碳体积会变小进行分析；
（3）根据碱石灰可以吸收氯化氢、水蒸气、二氧化碳进行分析；
【方案二】（1）从判断CaCl₂过量，主要是看Na₂CO₃是否有剩余，因此再加入CaCl₂后若无沉淀生成则说明氯化钙已过量；
（2）根据碳酸钠和氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠进行分析；
【方案三】（1）根据盐酸溶液与碳酸钠的反应会生成气泡这一明显现象进行分析；
（2）利用反应方程式反应前后固体的质量差进行解决．

解答 解：【方案一】（1）若装置漏气，拉出的活塞不移动，若不漏气，拉出的活塞在大气压强的作用下应回到原来的位置；
（2）因为二氧化碳不仅能溶于水还能与水反应，用排水法收集气体，收集的二氧化碳偏小，该气体排开水的体积即为测量的气体体积，故原广口瓶中的气体对测量的结果没有影响；
（3）A、装置内残留的CO₂气体不能全部排出，导致碱石灰增加的质量偏小，实验结果偏小，故A错误；
B、产生的CO₂气体中混有氯化氢气体，同时被碱石灰吸收，导致碱石灰增加的质量偏大，实验结果偏大，故B正确；
C、产生的CO₂气体中混有水蒸气，同时被碱石灰吸收，导致碱石灰增加的质量偏大，实验结果偏大，故B正确；
D、球形干燥管与空气相通，也会吸收空气中的CO₂和H₂O，导致碱石灰增加的质量偏大，实验结果偏大，故B正确；
故选：BCD；
【方案二】（1）判断是否过量，主要看溶液中是否还有CO₃^2-，因此将溶液静置，向上层清液中继续滴加CaCl₂溶液，若无沉淀说明CaCl₂溶液已过量；
（2）碳酸钠和氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠，化学方程式为：Na₂CO₃+CaCl₂=CaCO₃↓+2NaCl；
【方案三】（1）盐酸滴加到溶液中会与碳酸钠反应生成二氧化碳气泡这一现象非常明显；
（2）设参加反应的Na₂CO₃的质量为x，
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑     固体质量增加
106                      117                         117-106=11
x                                                            0.55g
$\frac{106}{x}$=$\frac{11}{0.55g}$
x=5.3g
所以Na₂CO₃的质量分数为：$\frac{5.3g}{10g}$×100%=53%．
故答案为：【方案一】（1）将注射器活塞拉出一定距离，一段时间后松开活塞，活塞能回到原位则不漏气；
（2）偏小，CO₂能溶于水且与水反应，没有；
（3）BCD；
【方案二】（1）静置，向上层清液中继续滴加CaCl₂溶液，若无沉淀说明CaCl₂溶液已过量；
（2）Na₂CO₃+CaCl₂=CaCO₃↓+2NaCl；
【方案三】（1）直到不再生成气泡为止；
（2）53%．

点评 本题在分析氢氧化钠的变质时，除考虑发生的化学反应，还用到了必要的实验手段，应注意实验的基本操作的练习和规范．