Question

我国著名的闽籍制碱专家侯德榜，在纯碱制造方面做出了重大贡献．用“侯氏制碱法”制得的纯碱中常含有氯化钠等杂质，化学兴趣小组欲对某品牌纯碱样品中碳酸钠的质量分数进行实验探究，在老师的指导下，他们设计了下列两种实验方案进行试验．
资料摘要：碱石灰常用于吸收水蒸气和二氧化碳．
[方案一]样品与氯化钙溶液反应，测定Na₂CO₃的质量分数
（1）样品与氯化钙溶液的反应实验（杂质不与氯化钙溶液反应）：

实验操作	实验现象	实验结论
取一定量纯碱样品配成溶液后，滴加足量的CaCl2溶液．	产生白色沉淀	反应的化学方程式：

（2）分析滴加的CaCl₂溶液要足量的原因：

 

．
（3）将反应后的混合物进行过滤，把获得的沉淀物进行洗涤、干燥、称量．利用沉淀物质量计算Na₂CO₃的质量分数为91%．如果不洗涤沉淀物会造成测定结果大于91%，这是因为

 

．
[方案二]样品与稀盐酸反应，测定Na₂CO₃的质量分数
利用如图所示实验装置（铁架台略去）和试剂，通过测定样品和稀盐酸反应产生的CO₂气体的质量，计算Na₂CO₃的质量分数（装置气密性良好，忽略盐酸的挥发性且每步反应或作用都是完全的）．
（4）打开止水夹K，先对装置A和B（已连接）通入已除去CO₂的空气一会儿，以排尽装置A和B中含有的

 

，再接上装置C和D．
（5）关闭止水夹K，加入足量的稀盐酸（杂质不与盐酸反应）．待装置A中的反应结束后，再一次打开止水夹K，继续往装置通入已除去CO₂的空气一会儿，目的是

 

．装置

 

（填标号）在反应前后的质量差就是产生CO₂的质量，由此计算出该样品中Na₂CO₃的质量分数．若没有装置D，将会使测定结果

 

（选填“偏大”或“偏小”）．
（6）某纯碱样品中含有杂质NaCl，为测定该样品中Na₂CO₃的质量分数，称取纯碱样品6g，放入20g水中使其完全溶解，再加入稀盐酸26.2g，恰好完全反应，反应后溶液的总质量为50g．试计算：①生成二氧化碳的质量；②样品中Na₂CO₃的质量分数．（写出计算过程，结果保留一位小数）

Answer 1

考点：实验探究物质的组成成分以及含量,气体的净化（除杂）,盐的化学性质,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式,根据化学反应方程式的计算

专题：科学探究

分析：（1）碳酸钠和氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠；
（2）为了使碳酸钠完全转化成碳酸钙沉淀，应该加入足量的氯化钙溶液；
（3）如果不洗涤沉淀物，沉淀物上会附着可溶性物质，从而使沉淀物质量增加；
（4）为了防止A、B装置中的二氧化碳对实验结果的影响，应该先对装置A和B通入已除去CO₂的空气一会儿；
（5）为了使反应生成的二氧化碳全部被氢氧化钠溶液吸收，应该待装置A中的反应结束后，再一次打开止水夹K，继续往装置通入已除去CO₂的空气一会儿；
C装置在反应前后的质量差就是产生CO₂的质量；
D中的碱石灰能够吸收空气中的水和二氧化碳，以防二氧化碳进入C装置影响实验结果；
（6）根据反应前后的质量差可以计算生成二氧化碳的质量，根据二氧化碳的质量可以计算碳酸钠的质量，进一步可以计算碳酸钠的质量分数．

解答：解：（1）碳酸钠和氯化钙反应的化学方程式为：Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl．
故填：Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl．   
（2）滴加的CaCl₂溶液要足量的原因是使碳酸钠完全反应．
故填：使碳酸钠完全反应．   
（3）如果不洗涤沉淀物会造成测定结果大于91%，这是因为如果不洗涤沉淀物，沉淀物上会附着可溶性物质，从而使沉淀物质量增加，通过计算会造成测定结果大于91%．
故填：附着可溶性物质（或杂质）使沉淀物质量增加．  
（4）打开止水夹K，先对装置A和B（已连接）通入已除去CO₂的空气一会儿，以排尽装置A和B中含有的二氧化碳．
故填：二氧化碳．   
（5）待装置A中的反应结束后，再一次打开止水夹K，继续往装置通入已除去CO₂的空气一会儿，目的是使生成的二氧化碳全部被C装置中的氢氧化钠吸收；
装置C在反应前后的质量差就是产生CO₂的质量；
若没有装置D，空气中的二氧化碳会进入氢氧化钠溶液中，将会使测定结果偏大．
故填：使生成的二氧化碳全部被C装置中的氢氧化钠吸收；C；偏大．
（6）解：①生成二氧化碳的质量为：20g+6g+26.2g-50g=2.2g，
答：生成二氧化碳的质量为2.2g．
②设Na₂CO₃的质量为x，
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑，
 106                  44
  x                   2.2g

106

44

=

x

2.2g

，
x=5.3g，
则样品中Na₂CO₃的质量分数为：

5.3g

6g

×100%≈88.3%，
答：样品中Na₂CO₃质量分数为88.3%．

点评：合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．