Question

1．我國著名的閩籍制堿專家侯德榜，在純堿制造方面做出了重大貢獻(xiàn)．用“侯氏制堿法”制得的純堿中常含有氯化鈉等雜質(zhì)，化學(xué)興趣小組欲對某品牌純堿樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行實驗探究，在老師的指導(dǎo)下，他們設(shè)計了下列兩種實驗方案進(jìn)行試驗．
資料摘要：堿石灰常用于吸收水蒸氣和二氧化碳．
[方案一]樣品與氯化鈣溶液反應(yīng)，測定Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
（1）樣品與氯化鈣溶液的反應(yīng)實驗（雜質(zhì)不與氯化鈣溶液反應(yīng)）：

實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
取一定量純堿樣品配成溶液后，滴加足量的CaCl2溶液．	產(chǎn)生白色沉淀	反應(yīng)的化學(xué)方程式：Na2CO3+CaCl2═CaCO3↓+2NaCl

（2）分析滴加的CaCl₂溶液要足量的原因：使碳酸鈉完全反應(yīng)．
（3）將反應(yīng)后的混合物進(jìn)行過濾，把獲得的沉淀物進(jìn)行洗滌、干燥、稱量．利用沉淀物質(zhì)量計算Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為91%．如果不洗滌沉淀物會造成測定結(jié)果大于91%，這是因為碳酸鈣上會附著氯化鈣和氯化鈉．
[方案二]樣品與稀鹽酸反應(yīng)，測定Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
利用如圖所示實驗裝置（鐵架臺略去）和試劑，通過測定樣品和稀鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂氣體的質(zhì)量，計算Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（裝置氣密性良好，忽略鹽酸的揮發(fā)性且每步反應(yīng)或作用都是完全的）．

（4）打開止水夾K，先對裝置A和B（已連接）通入已除去CO₂的空氣一會兒，以排盡裝置A和B中含有的二氧化碳，再接上裝置C和D．
（5）關(guān)閉止水夾K，加入足量的稀鹽酸（雜質(zhì)不與鹽酸反應(yīng)）．待裝置A中的反應(yīng)結(jié)束后，再一次打開止水夾K，繼續(xù)往裝置通入已除去CO₂的空氣一會兒，目的是使反應(yīng)生成的二氧化碳全部被氫氧化鈉溶液吸收．裝置C（填標(biāo)號）在反應(yīng)前后的質(zhì)量差就是產(chǎn)生CO₂的質(zhì)量，由此計算出該樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．若沒有裝置D，將會使測定結(jié)果偏大（選填“偏大”或“偏小”）．
（6）某純堿樣品中含有雜質(zhì)NaCl，為測定該樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，稱取純堿樣品6g，放入20g水中使其完全溶解，再加入稀鹽酸26.2g，恰好完全反應(yīng)，反應(yīng)后溶液的總質(zhì)量為50g．試計算：
①生成二氧化碳的質(zhì)量；
②樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．（寫出計算過程，結(jié)果保留一位小數(shù)）

Answer 1

分析 （1）碳酸鈉和氯化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉；
（2）分析滴加的CaCl₂溶液要足量的原因是能使碳酸鈉完全反應(yīng)；
（3）如果不洗滌沉淀物，沉淀物上會附著雜質(zhì)；
（4）裝置中的空氣中含有二氧化碳；
（5）反應(yīng)生成的二氧化碳被吸收的越充分，計算結(jié)果越準(zhǔn)確；
D裝置中的堿石灰能夠防止空氣中的二氧化碳進(jìn)入C中；
（6）碳酸鈉和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳，根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式和提供的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行相關(guān)方面的計算．

解答 解：（1）實驗過程如下表所示：

實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
取一定量純堿樣品配成溶液后，滴加足量的CaCl2溶液．	產(chǎn)生白色沉淀	反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Na2CO3+CaCl2═CaCO3↓+2NaCl

（2）滴加的CaCl₂溶液要足量的原因是使碳酸鈉完全反應(yīng)．
故填：使碳酸鈉完全反應(yīng)．
（3）如果不洗滌沉淀物會造成測定結(jié)果大于91%，這是因為碳酸鈣上會附著氯化鈣和氯化鈉．
故填：碳酸鈣上會附著氯化鈣和氯化鈉．
（4）打開止水夾K，先對裝置A和B（已連接）通入已除去CO₂的空氣一會兒，以排盡裝置A和B中含有的二氧化碳，再接上裝置C和D．
故填：二氧化碳．
（5）待裝置A中的反應(yīng)結(jié)束后，再一次打開止水夾K，繼續(xù)往裝置通入已除去CO₂的空氣一會兒，目的是使反應(yīng)生成的二氧化碳全部被氫氧化鈉溶液吸收；
裝置C在反應(yīng)前后的質(zhì)量差就是產(chǎn)生CO₂的質(zhì)量，由此計算出該樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
若沒有裝置D，空氣中的二氧化碳會進(jìn)入C中，將會使測定結(jié)果偏大．
故填：使反應(yīng)生成的二氧化碳全部被氫氧化鈉溶液吸收；C；偏大．
（6）①生成二氧化碳的質(zhì)量為：6g+20g+26.2g-50g=2.2g，
答：生成了2.2g二氧化碳．
②設(shè)碳酸鈉質(zhì)量為x，
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑，
106                                        44
x                                           2.2g
$\frac{106}{x}$=$\frac{44}{2.2g}$，
x=5.3g，
樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{5.3g}{6g}$×100%=88.3%，
答：樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為88.3%．

點評 合理設(shè)計實驗，科學(xué)地進(jìn)行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結(jié)論的前提，因此要學(xué)會設(shè)計實驗、進(jìn)行實驗、分析實驗，為學(xué)好化學(xué)知識奠定基礎(chǔ)．