Question

某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了測(cè)定純堿（Na2CO3）樣品（只含NaCl雜質(zhì)）中Na2CO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的實(shí)驗(yàn)方案．請(qǐng)回答下列問題：

小資料：堿石灰的主要成分是氫氧化鈉和氧化鈣的混合物

（1）氣體法。

【原理思路】利用Na2CO3與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生CO2，通過測(cè)量丙裝置實(shí)驗(yàn)前后的質(zhì)量得出CO2質(zhì)量，從而計(jì)算碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。（不考慮原裝置內(nèi)空氣的影響）

【實(shí)驗(yàn)分析】小科同學(xué)根據(jù)以上思路，設(shè)計(jì)了如圖1的實(shí)驗(yàn)裝置。

圖1

①實(shí)驗(yàn)裝置乙中盛放的試劑為　 　，

其作用是 ；

裝置丁中堿石灰的作用是　 。（填字母）

A．吸收Na2CO3與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生CO2

B．防止外界空氣中二氧化碳進(jìn)入丙中

C．干燥二氧化碳

②實(shí)驗(yàn)中如果滴加稀硫酸的速度過快，會(huì)導(dǎo)致測(cè)得樣品中碳酸鈉的

質(zhì)量分?jǐn)?shù)　 　（填寫“偏高”“偏低”或“不變”）．

③小明同學(xué)認(rèn)為小科的方案存在問題，即使操作規(guī)范下也會(huì)造成結(jié)果偏低，你

認(rèn)為他的理由是 ，應(yīng)該將裝置甲中雙孔橡

膠塞換成三孔橡膠塞，并增加圖2裝置，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后緩緩?fù)ㄈ胍欢螘r(shí)間空氣，

目的是 ，其中NaOH溶液的作用是 。

圖2

（2）沉淀法．

【實(shí)驗(yàn)原理】利用碳酸根離子與鈣離子結(jié)合生成沉淀，通過沉淀的質(zhì)量而得出碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

【實(shí)驗(yàn)步驟】①用托盤天平稱取樣品11．0g放入燒杯中，加水使其完全溶解；

②加入過量的CaCl2溶液充分反應(yīng)。證明CaCl2過量（即Na2CO3已完全反應(yīng)）的方法是: 靜置，向上層清液中滴加 溶液，如果沒有白色沉淀生成，證明CaCl2過量；

③過濾、操作X、干燥、稱量沉淀的質(zhì)量為10．0g，操作X的名稱是 ，如果缺少此操作會(huì)造成碳酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù) （填寫“偏高”“偏低”或“不變”）。

④通過以上提供的數(shù)據(jù)計(jì)算出樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為　 。（寫出計(jì)算過程，結(jié)果保留至0．1%，共3分）

 

Answer 1

（1）①濃硫酸（或濃H2SO4） 吸收水蒸氣（或干燥CO2） B

②偏低 ③有CO2殘留在燒瓶?jī)?nèi) 將殘留的CO2全部鼓入到并裝置中，使其完全被氫氧化鈉溶液吸收 吸收空氣中的CO2

（2）②CaCl2 ③ 洗滌 偏高 ④ 96．4%

【解析】

試題分析：（1）因?yàn)槭峭ㄟ^測(cè)量丙裝置實(shí)驗(yàn)前后的質(zhì)量得出CO2質(zhì)量，所以二氧化碳的質(zhì)量必須非常準(zhǔn)確，所以得保證進(jìn)入到裝置丙中是純凈的二氧化碳，所以①實(shí)驗(yàn)裝置乙中盛放的試劑為：濃硫酸（或濃H2SO4），作用是：吸收水蒸氣（或干燥CO2），裝置丁中堿石灰的作用是：防止外界空氣中二氧化碳進(jìn)入丙中，故選B，②實(shí)驗(yàn)中如果滴加稀硫酸的速度過快，產(chǎn)生的二氧化碳來不及反應(yīng)，就排出了裝置丙外，使得二氧化碳的質(zhì)量偏小，自然會(huì)導(dǎo)致測(cè)得樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低；③小明同學(xué)認(rèn)為小科的方案存在問題，即使操作規(guī)范下也會(huì)造成結(jié)果偏低，他的理由是：有CO2殘留在燒瓶?jī)?nèi)，應(yīng)該將裝置甲中雙孔橡膠塞換成三孔橡膠塞，并增加圖2裝置，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后緩緩?fù)ㄈ胍欢螘r(shí)間空氣，目的是：將殘留的CO2全部鼓入到并裝置中，使其完全被氫氧化鈉溶液吸收，其中NaOH溶液的作用是：吸收空氣中的CO2，防止使二氧化碳的質(zhì)量偏大

（2）②加入過量的CaCl2溶液充分反應(yīng)。證明CaCl2過量（即Na2CO3已完全反應(yīng)）的方法是: 靜置，向上層清液中滴加CaCl2溶液，如果沒有白色沉淀生成，證明CaCl2過量； ③過濾、操作X、干燥、稱量沉淀的質(zhì)量為10．0g，操作X的名稱是洗滌，防止沉淀上粘有NaCl，如果缺少此操作會(huì)造成碳酸鈉質(zhì)量偏大，質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高；④發(fā)生反應(yīng)的方程式為：CaCl2+Na2CO3==CaCO3↓+2NaCl，沉淀的質(zhì)量為10．0g，即碳酸鈣的質(zhì)量，根據(jù)方程式中Na2CO3與碳酸鈣的質(zhì)量關(guān)系，即可求出Na2CO3的質(zhì)量，進(jìn)一步算出樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

【解析】
設(shè)樣品中碳酸鈉的質(zhì)量為x

Na2CO3+CaCl2CaCO3↓+2Na Cl

106 100

x 10．0g

=

x=10．6g

∴碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：×100%=96．4%

考點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析、處理，根據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行的計(jì)算