Question

8．某化学课外活动小组欲制取纯碱Na₂CO₃溶液并讨论实验过程中的相关问题．可供选择的试剂有：A大理石；B盐酸；C氢氧化钠溶液；D澄清石灰水．
三名同学设计的制备方案的反应流程分别如下：
甲：NaOH溶液 $\stackrel{CO_{2}}{→}$Na₂CO₃溶液
乙：NaOH溶液$→_{①}^{CO_{2}}$ NaHCO₃溶液 $→_{②}^{加热蒸干、灼烧}$Na₂CO₃固体$\stackrel{H_{2}O}{→}$Na₂CO₃溶液
丙：NaOH溶液 $→_{③}^{CO_{2}}$NaHCO₃溶液$→_{①}^{NaOH溶液}$Na₂CO₃溶液
（1）请指出甲、乙两方案的主要缺点：
甲方案CO₂的通入量不易控制；
乙方案过程繁琐，操作复杂；
（2）若采用丙方案制取纯Na₂CO₃溶液，其实验的关键有反应③应充分进行，③步骤后将NaHCO₃溶液煮沸排除过量CO₂，反应③④所用NaOH溶液的体积应相等；
（3）假设反应②所得的Na₂CO₃固体中混有未分解的NaHCO₃．乙同学选择澄清石灰水测定其中NaHCO₃的质量分数，乙同学能否达到实验目的？能（填“能”或“不能”）若能，请说明其计算所需的数据；若不能，请简要说明理由固体样品的质量和沉淀总质量．

Answer 1

分析 甲：NaOH溶液 $\stackrel{CO_{2}}{→}$Na₂CO₃溶液中，反应终点不易控制，易混有碳酸氢钠；
乙：NaOH溶液$→_{①}^{CO_{2}}$ NaHCO₃溶液 $→_{②}^{加热蒸干、灼烧}$Na₂CO₃固体$\stackrel{H_{2}O}{→}$Na₂CO₃溶液，过程多，操作复杂；
丙：NaOH溶液 $→_{③}^{CO_{2}}$NaHCO₃溶液$→_{①}^{NaOH溶液}$Na₂CO₃溶液，则两个反应中NaOH的量相同，即恰好发生NaOH+NaHCO₃=Na₂CO₃+H₂O，以此来解答．

解答 解：（1）由实验方案及物质的性质可知，甲方案的缺点为CO₂的通入量不易控制；乙方案的缺点为过程烦琐，操作复杂，
故答案为：CO₂的通入量不易控制；过程烦琐，操作复杂；
（2）由NaOH+NaHCO₃=Na₂CO₃+H₂O可知，采用丙方案制取纯Na₂CO₃溶液，其实验的关键是反应③应充分进行，反应③与④所用NaOH溶液的体积应相等，
故答案为：反应③应充分进行，③步骤后将NaHCO₃溶液煮沸排除过量CO₂，反应③④所用NaOH溶液的体积应相等；
（3）设混合物中碳酸钠、碳酸氢钠的质量分别为x、y，
若知道混合物的质量m，沉淀的总质量n，则
$\left\{\begin{array}{l}{x+y=m}\\{\frac{x}{106}+\frac{y}{84}=\frac{n}{100}}\end{array}\right.$，
则解二元一次方程可计算含量，
故答案为：能；固体样品的质量和沉淀的总质量．

点评 本题考查碳酸钠、碳酸氢钠的性质实验，为高频考点，把握性质及发生的反应、混合物计算为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，题目难度中等．