Question

12．用“侯氏制堿法”制得的純堿中常含有氯化鈉等雜質(zhì)，化學興趣小組欲對某品牌純堿樣品中的碳酸鈉質(zhì)量分數(shù)進行實驗探究，在老師指導下，他們設計下列兩種實驗方案進行實驗．
[查閱資料]：Ⅰ．碳酸鈉和氯化鈣能發(fā)生復分解反應．Ⅱ．濃硫酸具有很強的吸水性；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，測定Na₂CO₃的質(zhì)量分數(shù)
（1）樣品與氯化鈣溶液的反應實驗（雜質(zhì)不與氯化鈣溶液反應）：

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

（2）分析滴加的CaCl₂溶液要過量的原因：使樣品中的碳酸鈉完全反應；
（3）將反應后的混合物進行過濾，把獲得的沉淀物進行洗滌、干燥、稱量．利用沉淀物質(zhì)量計算Na₂CO₃的質(zhì)量分數(shù)為91%．如果不洗滌沉淀物會造成測定結果大于91%，這是因為碳酸鈣表面附著一些雜質(zhì)．
[方案二]樣品與稀鹽酸反應，測定Na₂CO₃的質(zhì)量分數(shù)
利用下圖所示實驗裝置（鐵架臺略去）和試劑，通過測定樣品和稀鹽酸反應產(chǎn)生的CO₂氣體的質(zhì)量，計算Na₂CO₃的質(zhì)量分數(shù)（裝置氣密性良好，忽略鹽酸的揮發(fā)性且每步反應或作用都是完全的）．

（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）關閉止水夾K，加入足量的稀鹽酸（雜質(zhì)不與鹽酸反應），裝置A中樣品產(chǎn)生氣體的化學方程式為Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑．
（6）待裝置A中的反應結束后，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．根據(jù)質(zhì)量守恒定律，裝置C（填標號）在反應前后的質(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)量分數(shù)．若沒有裝置D，將會使測定結果偏大（選填“偏大”或“偏小”）．

Answer 1

分析 （1）碳酸鈉和氯化鈣反應生成白色沉淀碳酸鈣和氯化鈉；
（2）滴加的CaCl₂溶液過量能使碳酸鈉完全反應；
（3）如果不洗滌沉淀物時，由于沉淀物上附著有雜質(zhì)，會導致測定的沉淀物質(zhì)量偏大；
（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；
（5）碳酸鈉和稀鹽酸反應生成氯化鈉、水和二氧化碳；
（6）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，裝置C在反應前后的質(zhì)量差就是產(chǎn)生CO₂的質(zhì)量；
若沒有裝置D，空氣中的二氧化碳會進入裝置C中．

解答 解：（1）取一定量純堿樣品配成溶液后，滴加過量的CaCl₂溶液，產(chǎn)生白色沉淀，這是因為碳酸鈉和氯化鈣反應生成白色沉淀碳酸鈣和氯化鈉，反應的化學方程式為：Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl，實驗過程如下表所示：

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

（2）滴加的CaCl₂溶液過量能使碳酸鈉完全反應．
故填：能使碳酸鈉完全反應．
（3）利用沉淀物質(zhì)量計算Na₂CO₃的質(zhì)量分數(shù)為91%，如果不洗滌沉淀物會造成測定結果大于91%，這是因為碳酸鈣表面附著一些雜質(zhì)，導致測定的碳酸鈣質(zhì)量偏大，從而導致測定結果偏大．
故填：碳酸鈣表面附著一些雜質(zhì)．
（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）關閉止水夾K，加入足量的稀鹽酸，裝置A中，碳酸鈉和稀鹽酸反應生成氯化鈉、水和二氧化碳，反應的化學方程式為：Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑．
故填：Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑．
（6）待裝置A中的反應結束后，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．根據(jù)質(zhì)量守恒定律，裝置C在反應前后的質(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)量分數(shù)；
若沒有裝置D，空氣中的二氧化碳會進入裝置C中，將會使測定結果偏大．
故填：C；偏大．

點評 合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．