Question

（2013?丹徒区模拟）某校学生对买来的工业固体烧碱的杂质成分进行研究．
[查阅资料]
①在化工生产中，原料往往不能全部转化成产品．
②在工业上用食盐和水配成饱和食盐水，通过电解（通电）制得烧碱溶液，再将溶液浓缩即可得到固体烧碱，通电过程中还可得到氢气和氯气（C1₂）．工业上用电解饱和食盐水制烧碱的化学方程式为．
[实验假设]
该工业固体烧碱中可能含有氯化钠、碳酸钠，导致该工业固体烧碱中含有碳酸钠杂质的原因可能是（用化学方程式回答）．
[实验设计]
他们设计了实验方案来验证上述假设．
请你帮助他们完成实验报告：

实验步骤	实验现象	结论
①取样，加足量的水	固体完全溶解	没有不溶性杂质
②用试管取上述试液，加入过量，塞上带导管的单孔塞；将导管的另一端插入盛有 澄清石灰水的 烧杯中	澄清石灰水变浑浊	原固体混合物中含有
③再向试管中加入	有白色沉淀生成	原固体烧碱中含有

[产品分析]
取该工业固体烧碱样品46.91克（只含两种杂质）加人足量蒸馏水，向所得溶液中先滴加2-3滴；再滴加7.3%的稀盐酸至溶液颜色恰好由红色变为无色，共用去稀盐酸510克．
①实验过程中开始滴加稀盐酸无气泡出现的原因是．
②欲测定样品中所含各物质的质量分数，则除以上数据外还需测定出反应过程中产生的二氧化碳的质量，若二氧化碳的质量为0.44克，则样品中氯化钠的质量分数为多少？（要有计算过程，保留小数点后两位数字）
[反思与应用]
利用电解水实验研究水的组成时可以向水中加稀硫酸或氢氧化钠以增强水的导电性，能否向水中加该工业固体烧碱样品？（填“能”或“不能”）

Answer 1

分析：[查阅资料]根据反应物和生成物按照质量守恒定律书写化学方程式；[实验假设]根据氢氧化钠与二氧化碳反应，而使氢氧化钠溶液变质；
[实验设计]根据检验碳酸钠时用酸和澄清石灰水，检验氯化钠用硝酸银分析现象和结论，注意实验中要排除其他离子的干扰；
[产品分析]加入的盐酸先与氢氧化钠反应，再与碳酸钠反应考虑；根据二氧化碳的质量计算出碳酸钠的质量，根据与氢氧化钠反应消耗的氯化氢的质量，计算出氢氧化钠的质量，再用样品的总质量减去氢氧化钠的质量，减去碳酸钠的质量就是氯化钠的质量，再算出氯化钠的质量分数；
[反思与应用]根据电解饱和食盐水制烧碱的同时生成了氢气和氯气考虑．

解答：解：[查阅资料]根据题干提供的信息和质量守恒定律，工业上用电解饱和食盐水制烧碱的反应物有：氯化钠和水，生成物有：氢氧化钠、氢气、氯气，用观察法配平，所以化学方程式为：2NaCl+2H₂O

通电  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
[实验假设]氢氧化钠变质是由于氢氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和水，用观察法配平即可，所以方程式是：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O；
[实验设计]①取样，加足量的水，固体全部溶解，说明没有不溶性杂质；②用试管取上述试液，加入过量硝酸，塞上带导管的单孔塞；将导管的另一端插入盛有澄清石灰水的烧杯内，如果澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成，说明样品中含有碳酸钠；③再向试管中加入硝酸银溶液，如果有白色沉淀产生，因为在第②步中加入硝酸是过量的，所以该白色沉淀是不溶于硝酸的，不溶于硝酸的白色沉淀有硫酸钡和氯化银，由烧碱的成分可知只能生成氯化银沉淀，说明烧碱样品中含有氯离子，即含有氯化钠；
[产品分析]
①加入的盐酸先与氢氧化钠反应，再与碳酸钠反应，所以反应开始没有气泡产生；
②设生成0.44g二氧化碳需要参加反应的碳酸钠的质量为X，需要参加反应的氯化氢的质量为Y则：
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
106     73             44
X       Y             0.44g
根据：

106

44

=

X

0.44g

解得X=1.06g，根据：

73

44

=

Y

0.44g

解得Y=0.73g，与氢氧化钠反应消耗氯化氢的质量为：510g×7.3%-0.73g=36.5g，设与36.5g氯化氢反应消耗氢氧化钠质量为Z则：
NaOH+HCl═NaCl+H₂O
40   36.5
Z     36.5g
根据：

40

36.5

=

Z

36.5g

解得Z=40g
则样品中氯化钠的质量分数为：

46.91g-40g-1.06g

46.91g

×100%=12.47%．
[反思与应用]电解饱和食盐水制烧碱的同时生成了氢气和氯气，所以会影响电解水得到氢气和氧气体积的测定，所以不能加该工业固体烧碱样品．
故答案为：
[查阅资料]2NaCl+2H₂O

通电  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
[实验假设]2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O；
[实验设计]

实验步骤	实验现象	结论或化学方程式
1．取样，加足量的水，	固体完全溶解	没有不溶性杂质
2．用试管取上述试液，加入过量稀硝酸，塞上带导管的单孔塞；将导管的另一端插入 澄清石灰水中．	澄清石灰水变浑浊．	证明原固体烧碱中含有碳酸钠
3．向试管中再加入 硝酸银溶液．	有 白色沉淀生成．	说明烧碱样品中含有氯化钠

[产品分析]①加入的盐酸先与氢氧化钠反应，再与碳酸钠反应，所以反应开始没有气泡产生；②12.47%；[反思与应用]不能．

点评：通过本题的练习，主要考查了氯离子、碳酸根离子的鉴别，要掌握常见离子的检验方法．