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（氢氧化钙的悬浊液）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，加入Ba（NO₃）₂溶液出现白色浑浊，该反应的化学方程式为

 

，由此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．
【含量测定】Na₂CO₃含量的测定：
（1）该兴趣小组的同学设计了下图所示的实验装置．取20.0g粗产品，进行实验．
【说明】①碱石灰是CaO与NaOH的固体混合物．
②E装置中的饱和NaHCO₃溶液是为了除去二氧化碳气体中的氯化氢．
（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
①F中的试剂应为

 

．
②B装置的作用是

 

．
③在步骤②中，A处缓缓通入一段时间空气的目的是

 

．
④若没有H装置，则测定的Na₂CO₃的质量分数会

 

（填“偏大”、“偏小”、“不变”）．
⑤该兴趣小组指导老师认为该方案有些不合理，指导同学们更换了其中的一种试剂并去掉了一个装置后实验得到了完善，并测得20.0g粗产品只能产生0.44g CO₂．你认为更换后的试剂是

 

，原实验中实验值0.48g比正确值0.44g偏大的原因是（假设操作均正确）

 

．
（4）数据计算：根据正确值0.44g求得了粗产品中Na₂CO₃的质量分数．

Answer 1

分析：【粗产品制备】
（1）根据废碱液中的碳酸钠会与氢氧化钙反应进行分析；
【粗产品成分分析】（1）根据碳酸盐和氢氧化钙的性质来解答该题；
【含量测定】可以根据物质之间相互作用时的实验现象判断物质的组成，根据化学方程式进行相关方面的计算．

解答：解：【粗产品制备】
（1）氢氧化钙和碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，故答案为：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，化学方程式为：Na₂CO₃+Ba（NO₃）₂═BaCO₃↓+2NaNO₃，因为氢氧化钙和碳酸钠能反应，所以一定没有氢氧化钙，．
由上可知一定有碳酸钠存在，而碳酸钠与氢氧化钙在溶液中不能共存．
【含量测定】Na₂CO₃含量的测定：
（3）①浓硫酸能吸收水蒸气；
②氢氧化钠溶液能吸收空气中的二氧化碳；
③向A装置中通入气体可以将装置中的气体排净，防止干扰实验现象及结论；
④H装置能防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入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；
⑤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，为了使实验结果更准确防止干扰，可以把浓盐酸换成稀硫酸，
（4）设碳酸钠的质量为X
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
106                   44
X                    0.44克

106

X

= 

44

0.44克

解得：X=1.06克
碳酸钠的质量分数为：（1.06克÷20.0克）×100%=5.3%．
答：碳酸钠的质量分数是5.3%．
故答案为：【粗产品的制备】（1）Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH；
【粗产品成分分析】（1）Ba（NO₃）₂+Na₂CO₃═BaCO₃↓+2NaNO₃；Ca（OH）₂；由上可知一定有碳酸钠存在，而碳酸钠与氢氧化钙在溶液中不能共存；
【含量测定】（3）问题探究：
①浓硫酸；
②B除去空气中的二氧化碳；
③排出装置中空气；
④偏大；
⑤稀硫酸；  
浓盐酸有挥发性，产生二氧化碳中含HCl气体与碳酸氢钠溶液反应又生成了二氧化碳；
（4）5.3%

点评：本题主要考查了化学方程式的书写、根据化学方程式计算、判断物质的组成等方面的问题．