Question

小亮同學想通過實驗探究某企業(yè)采用的氨堿法制的純堿樣品的成分及含量．
提出問題1 該純堿樣品中含有哪些物質？
猜想與假設 通過分析，小亮做出如下假設：
（1）只含有Na₂CO₃；      （2）含有Na₂CO₃和NaHCO₃
查閱資料

	NaHCO3	Na2CO3
加入稀鹽酸	產生氣泡	產生氣泡
加入飽和石灰水	溶液變渾濁	現象Ⅱ
加入CaCl2溶液	無明顯現象	溶液變渾濁
加熱溶液至沸騰，將氣體通入澄清石灰水	澄清石灰水變渾濁	澄清石灰水無明顯變化

（1）現象Ⅱ對應的化學方程式為

 

．
實驗探究 為了確定純堿樣品的成分，小亮設計如下實驗方案，請你一起完成小列實驗報告．

實驗步驟	實驗現象
①取少量樣品溶于水，加入過量的CaCl2溶液．	；	氯化鈣溶液過量的目的是   ．
②將上述反應后的混合液過濾，取濾液   ．	；	證明猜想②成立．

提出問題2 如何測量該純堿樣品中各物質的含量？
（1）為測量該純堿樣品各成分的含量，小亮設計了圖1裝置，通過稱量B裝置的質量變化來確定樣品中各成分的含量．該裝置氣密性良好，稀硫酸與樣品、進入裝置B的CO₂與NaOH均完全反應，操作無誤，但多次實驗發(fā)現，測定結果有偏差．造成偏差的原因有①

 

；
②

 

．
（2）小亮在老師的指導下重新設計了如圖2的實驗裝置．該實驗有以下操作步驟：

①檢查裝置氣密性，將9.5g 干燥的樣品放入錐形瓶中；
②稱量盛有氫氧化鈉濃溶液的B瓶質量；
③打開活塞b，從導管a處緩緩鼓入一定量的空氣，關閉活塞b；
④向錐形瓶中逐滴加入稀硫酸至不再產生氣泡
⑤再次稱量盛有氫氧化鈉濃溶液的B瓶質量；
⑥打開活塞b，從導管a處緩緩鼓入一定量的空氣，關閉活塞b；
⑦根據B瓶增加的質量，計算樣品中各成分的含量．
該實驗的正確步驟是

 

．
計算  實驗完畢后測得B裝置增重4.4g，則樣品中各成分的質量分別為多少？（寫出計算過程）

Answer 1

考點：實驗探究物質的組成成分以及含量,氣體的凈化（除雜）,鹽的化學性質,根據化學反應方程式的計算

專題：科學探究

分析：查閱資料：（1）根據碳酸鈉與氫氧化鈣的反應寫出反應的方程式；
實驗探究：碳酸鈉可以和氯化鈣溶液反應生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉，碳酸氫鈉和鹽酸反應生成二氧化碳氣體，可以據此完成實驗現象；碳酸鈉也可以和稀鹽酸反應生成氣體，為了防止碳酸鈉干擾實驗現象，所以應該加入過量的氯化鈣將碳酸鈉全部除去，可以據此解答該題．
提出問題2．（1）空氣中的二氧化碳能與氫氧化鈉反應，而反應后生成的二氧化碳不能全部被吸收，可以據此分析并完成解答；
（2）為了防止反應前A中的空氣中含有的二氧化碳干擾實驗結論并將反應中生成的二氧化碳全部吸收，實驗開始前應該先將氣體鼓出，實驗結束后應該將生成的二氧化碳氣體鼓出并吸收可以據此結合題給的步驟完成解答．
計算：根據碳酸鈉、碳酸氫鈉與硫酸反應的方程式進行計算．

解答：解：查閱資料：（1）碳酸鈉可以和氫氧化鈣溶液反應生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，該反應的化學方程式為：Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH；
實驗探究：碳酸鈉可以和氯化鈣溶液反應生成白色的碳酸鈣沉淀和氯化鈉，碳酸氫鈉和鹽酸反應生成二氧化碳氣體，碳酸鈉也可以和稀鹽酸反應生成氣體，為了防止碳酸鈉干擾實驗現象，所以應該加入過量的氯化鈣將碳酸鈉全部除去．所以，完成實驗報告如下：

實驗步驟	實驗現象
①取少量樣品溶于水，加入過量的CaCl2溶液．	有白色沉淀產生；	氯化鈣溶液過量的目的是 除盡樣品中的碳酸鈉．
②將上述反應后的混合液過濾，取濾液滴加稀鹽酸．	有氣泡冒出；	證明猜想②成立．

提出問題2．
（1）為測量該純堿樣品各成分的含量，小亮根據圖1裝置，操作無誤，但多次實驗發(fā)現，測定結果有偏差．造成偏差的原因有：①空氣中的二氧化碳進入裝置B被氫氧化鈉吸收；②裝置A中殘留的二氧化碳未被裝置B中的氫氧化鈉吸收；都會使測量結果不準確；
（2）為了防止反應前A中的空氣中含有的二氧化碳干擾實驗結論并將反應中生成的二氧化碳全部吸收，實驗開始前應該先將氣體鼓出，實驗結束后應該將生成的二氧化碳氣體鼓出并吸收．所以正確的實驗步驟為：①③②④⑥⑤⑦．
計算：設碳酸鈉的質量為x，則含有的碳酸氫鈉的質量為9.5g-x
Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106                     44
x                      

44x

106

2NaHCO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+2H₂O+2CO₂↑
168                        88
9.5g-x                

88(9.5g-x)

168

44x

106

+

88(9.5g-x)

168

=4.4g
解得：x=5.3g，
碳酸氫鈉的質量為：9.5g-5.3g=4.2g．
故答為：【查閱資料】（1）Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH．              
【實驗探究】①有白色沉淀產生，除盡樣品中的碳酸鈉．②滴加稀鹽酸，有氣泡冒出；
【提出問題2】（1）①空氣中的二氧化碳進入裝置B被氫氧化鈉吸收；②裝置A中殘留的二氧化碳未被裝置B中的氫氧化鈉吸收；（2）①③②④⑥⑤⑦；
【計算】樣品中碳酸鈉的質量是5.3g；碳酸氫鈉的質量是4.2g．

點評：解答這類題目時，首先，賞析問題情景，找到實驗探究的反應原理；再根據實驗的反應原理，分析推斷出該物質的組成成分，然后得出所要探究的物質中該成分的組成．