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，滴加Ba（NO₃）₂溶液出现白色浑浊，则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如图1所示的实验装置．取10.0g粗产品，进行实验．（说明：碱石灰是CaO与NaOH 的固体混合物，常用吸收二氧化碳、水蒸气）
（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0.48g．
（3）问题探究
F中的试剂应为

 

，B置的作用是

 

H装置的作用是

 

．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10.0g粗产品只能产生0.44g CO₂．请你仔细分析上述实验，解释实验值0.48g比正确值0.44g偏大的原因（假设操作均正确，）

 

．
（4）数据计算
根据正确值0.44g可求得粗产品中Na₂CO₃的质量分数为

 

%．
NaOH含量的测定（如图）：该小组同学另取10.0g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36.5g．放出CO₂0.44g（不考虑二氧化碳气体的溶解）．求原粗产品中NaOH的质量分数．

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,根据化学反应方程式的计算

专题：科学探究

分析：【粗产品制备】（1）根据碳酸钠溶液和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠进行解答；
【粗产品成分分析】（1）根据碳酸钠溶液和硝酸钡溶液反应生成碳酸钡沉淀和硝酸钠，所以取适量粗产品溶于水，滴加Ba（NO₃）₂溶液出现白色浑浊，说明一定含有碳酸钠进行解答；
【粗产品含量测定】（3）根据浓硫酸具有吸水性、氢氧化钠溶液能吸收空气中的二氧化碳进行解答；
（4）写出化学方程式并根据已知条件进行计算即可．

解答：解：【粗产品制备】
（1）碳酸钠和氢氧化钙反应生成碳酸钙和氢氧化钠，反应的化学方程式为：Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH；故填：Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH；
【粗产品成分分析】
（1）碳酸钠能和硝酸钡反应生成沉淀，氢氧化钙和碳酸钠能反应．碳酸钠溶液和硝酸钡溶液反应生成碳酸钡沉淀和硝酸钠，所以取适量粗产品溶于水，滴加Ba（NO₃）₂溶液出现白色浑浊，说明一定含有碳酸钠，故一定没有氢氧化钙；故填：Ca（OH）₂；Ca（OH）₂和Na₂CO₃能发生化学反应，在溶液中不能共存．
【粗产品含量测定】：
Na₂CO₃含量的测定：
（3）浓硫酸能吸收水蒸气．故填：浓硫酸．
氢氧化钠溶液能吸收空气中的二氧化碳．故填：除去空气中的二氧化碳．
H装置能防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入G装置．故填：防止空气中的水和二氧化碳进入G装置．
若没有H装置，则测定的二氧化碳值偏高，计算出的质量分数偏大．故填：偏大．
装置D中浓盐酸挥发出的氯化氢与装置E中NaHCO₃反应产生二氧化碳，使二氧化碳的值偏大．故填：装置D中浓盐酸挥发出的氯化氢与装置E中NaHCO₃反应产生二氧化碳．
（4）设碳酸钠的质量为x
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
106                   44
x                    0.44g

106

x

=

44

0.44g

x=1.06g
碳酸钠的质量分数为：

1.06g

10g

×100%=10.6%．
答：碳酸钠的质量分数是10.6%．
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             0.44g

44

0.44g

=

73

y

 得：y═0.73g
（2）36.5g20%盐酸溶液中含氯化氢的质量为：36.5g×20%=7.3g
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：7.3g-0.73g=6.57g
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

z

=

36.5

6.57g

得：z=7.2g
粗产品中含氢氧化钠的质量分数为：

7.2g

10g

×100%=72%
答：粗产品中含氢氧化钠的质量分数为72%．

点评：熟练掌握碳酸钠、氢氧化钙的化学性质，知道烧碱的工业制法，能够根据题给的信息进行计算．