Question

“侯氏制堿法”制得的純堿（Na₂CO₃）中常含有少量氯化鈉．某化學(xué)興趣小組的同學(xué)開展測(cè)定某純堿樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
[方案一]沉淀分析法 （如圖甲所示）

則：
（1）“操作1”的名稱是

 

．
（2）溶液M中含有的陽離子有

 

．
（3）確定CaCl₂溶液是否過量的方法是

 

．
（4）若沉淀A沒有洗滌烘干，導(dǎo)致Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

 

（填偏大、偏小或不變）．
（5）計(jì)算出Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

（用字母m、n的代數(shù)式表示）．
[方案二]氣體分析法
資料：NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑
（1）第一小組同學(xué)用圖乙1裝置：用

 

（填“稀鹽酸”或“稀硫酸”）與樣品反應(yīng)，通過稱量干燥管反應(yīng)前后的質(zhì)量來測(cè)定CO₂質(zhì)量．寫出產(chǎn)生CO₂化學(xué)方程式：

 

．
實(shí)驗(yàn)結(jié)束發(fā)現(xiàn)測(cè)定結(jié)果偏小，則可能的原因是

 

．
（2）第二小組同學(xué)用圖乙2所示裝置實(shí)驗(yàn)，測(cè)定產(chǎn)生的CO₂氣體的體積．其中儀器a的名稱是

 

，請(qǐng)指出使用該裝置后可能引起測(cè)定結(jié)果偏大的兩個(gè)原因

 

、

 

．
（3）第三小組同學(xué)用圖乙3裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：檢查裝置的氣密性后，在燒瓶中加入樣品，通過注射器向燒瓶中加入稀硫酸．
①請(qǐng)寫出檢查裝置B的氣密性的方法

 

．
②在水面上放一層植物油的目的是

 

，植物油上方原有空氣對(duì)實(shí)驗(yàn)
結(jié)果

 

 （填“有”或“沒有”）影響．
③實(shí)驗(yàn)結(jié)束后讀取量氣管中液面數(shù)字時(shí)需進(jìn)行的操作是

 

．
④計(jì)算Na₂CO₃質(zhì)量分?jǐn)?shù)需要測(cè)定的數(shù)據(jù)有

 

．（填字母序號(hào)）
A．加入稀硫酸的體積   B．樣品的質(zhì)量    C．反應(yīng)的時(shí)間  D．量氣管反應(yīng)前后的讀數(shù)
⑤若樣品質(zhì)量為1.5g，反應(yīng)前量氣管讀數(shù)為10mL，反應(yīng)后量氣管讀數(shù)為254mL，加入稀硫酸的體積為20mL，試計(jì)算：反應(yīng)產(chǎn)生CO₂體積為

 

；樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

（已知標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4L CO₂的質(zhì)量等于44g）．（寫出計(jì)算過程）

Answer 1

考點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)的組成成分以及含量,量氣裝置,過濾的原理、方法及其應(yīng)用,檢查裝置的氣密性,鹽的化學(xué)性質(zhì),根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式的計(jì)算

專題：科學(xué)探究

分析：【方案一】（1）操作1中加入過量氯化鈣的目的是把碳酸鈉充分反應(yīng)，然后經(jīng)過過濾操作把固體和液體分離；
（2）樣品中的氯化鈉和氯化鈣不反應(yīng)，由于氯化鈣過量，因此碳酸鈉完全反應(yīng)，且生成了氯化鈉，因此溶液M中含有的陽離子有鈉離子和鈣離子；
（3）若CaCl₂不過量，則會(huì)有Na₂CO₃剩余，再加入CaCl₂后若生成沉淀則說明不過量，如果無沉淀，則過量；
（4）若沉淀A沒有洗滌烘干，會(huì)導(dǎo)致計(jì)算出的碳酸鈉質(zhì)量偏大；
（5）根據(jù)碳酸鈉和氯化鈣反應(yīng)的化學(xué)方程式結(jié)合生成的碳酸鈣的質(zhì)量列比例方程計(jì)算即可；
【方案二】（1）從稀鹽酸能揮發(fā)出少量的氯化氫氣體，碳酸鈉和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鈉和水和二氧化碳，由于裝置內(nèi)還有一定量的二氧化碳?xì)怏w沒有被堿石灰吸收，去分析；
（2）從儀器的圖及用途；由于濃鹽酸揮發(fā)出的氯化氫氣體和NaHCO₃溶液反應(yīng)生成二氧化碳會(huì)使測(cè)得二氧化碳的體積增大，加入的濃鹽酸增大了體積，也導(dǎo)致是二氧化碳的體積增大去分析；
（3）①從檢查裝置B的氣密性的方法去分析；
②從防止二氧化碳能溶于水且和水反應(yīng)去分析；
③從氣體的體積受壓強(qiáng)的影響較大去分析；
④從計(jì)算Na₂CO₃質(zhì)量分?jǐn)?shù)需要測(cè)出樣品的質(zhì)量，通過量氣管反應(yīng)前后的讀數(shù)，確定生成二氧化碳的體積，求出碳酸鈉的質(zhì)量，由于加入稀硫酸也占有一定的體積，所以要從量氣管的讀數(shù)中減去去分析；
⑤從生成二氧化碳的體積為：254mL-20mL-10mL=224mL；根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量，利用化學(xué)方程式的計(jì)算求出碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答：解：【方案一】（1）“操作Ⅰ”的名稱是過濾，故答案為：過濾；
（2）樣品中的氯化鈉和氯化鈣不反應(yīng)，由于氯化鈣過量，因此碳酸鈉完全反應(yīng)，且生成了氯化鈉，因此溶液M中含有的陽離子有鈉離子和鈣離子，故答案為：鈉離子和鈣離子；
（3）若CaCl₂不過量，則會(huì)有Na₂CO₃剩余，再加入CaCl₂后若生成沉淀則說明不過量，如果無沉淀，則過量；故答案為：靜置混合物，向上層清液中再滴加CaCl₂溶液，如果無沉淀，則過量；
（4）若沉淀A沒有洗滌烘干，會(huì)導(dǎo)致計(jì)算出的碳酸鈉質(zhì)量偏大，碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)就偏大；故答案為：偏大；
（5）設(shè)樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x，則
Na₂CO₃+CaCl₂=2NaCl+CaCO₃↓
106                 100
mgx                 ng

106

100

=

mgx

ng

解得x=

53n

50m

，故答案為：

53n

50m

；
【方案二】（1）由于稀鹽酸能揮發(fā)出少量的氯化氫氣體，會(huì)使測(cè)得的數(shù)據(jù)偏大，所以選擇稀硫酸；碳酸鈉和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鈉和水和二氧化碳，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑；由于裝置內(nèi)還有一定量的二氧化碳?xì)怏w沒有被堿石灰吸收，會(huì)使測(cè)得二氧化碳的質(zhì)量偏小，導(dǎo)致計(jì)算出碳酸鈉的質(zhì)量偏�。还蚀鸢笧椋合×蛩�       Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑      裝置內(nèi)的殘留二氧化碳沒有被吸收；
（2）由儀器的圖及用途可知儀器為：分液漏斗；由于濃鹽酸揮發(fā)出的氯化氫氣體和NaHCO₃溶液反應(yīng)生成二氧化碳會(huì)使測(cè)得二氧化碳的體積增大，導(dǎo)致測(cè)得的結(jié)果偏大；由于加入的濃鹽酸增大了體積，也導(dǎo)致是二氧化碳的體積增大，導(dǎo)致測(cè)得的結(jié)果偏大；故答案為：濃鹽酸揮發(fā)出的氯化氫氣體和NaHCO₃溶液反應(yīng)生成二氧化碳     加入的濃鹽酸增大了體積；
（3）①檢查裝置B的氣密性的方法：向量氣管內(nèi)加水，調(diào)整左右兩邊液面相平，用止水夾夾住AB之間膠皮管，繼續(xù)向量氣管內(nèi)加水，量氣管內(nèi)形成一段高于左邊液面的水柱；故答案為：向量氣管內(nèi)加水，調(diào)整左右兩邊液面相平，用止水夾夾住AB之間膠皮管，繼續(xù)向量氣管內(nèi)加水，量氣管內(nèi)形成一段高于左邊液面的水柱；
②為防止二氧化碳能溶于水且和水反應(yīng)，所以在水面上放一層植物油；由于通過量氣管內(nèi)水的體積確定生成二氧化碳的體積，只有產(chǎn)生了二氧化碳?xì)怏w右側(cè)液面才會(huì)上升，所以植物油上方的空氣對(duì)結(jié)果沒有影響；故答案為：防止二氧化碳能溶于水且和水反應(yīng)    沒有；
③由于氣體的體積受壓強(qiáng)的影響較大，所以讀數(shù)時(shí)調(diào)整量氣管，使左右液面相平以保證反應(yīng)前后裝置AB內(nèi)存在氣體體積相同；故答案為：調(diào)整量氣管，使左右液面相平；
④計(jì)算Na₂CO₃質(zhì)量分?jǐn)?shù)需要測(cè)出樣品的質(zhì)量，通過量氣管反應(yīng)前后的讀數(shù)，確定生成二氧化碳的體積，求出碳酸鈉的質(zhì)量，由于加入稀硫酸也占有一定的體積，所以要從量氣管的讀數(shù)中減去；故答案為：ABD；
⑤由于反應(yīng)前量氣管讀數(shù)為10mL，反應(yīng)后量氣管讀數(shù)為254mL，加入稀硫酸的體積為20mL，所以生成二氧化碳的體積為：254mL-20mL-10mL=224mL；所以二氧化碳的質(zhì)量為：

0.224L

22.4L

×44g=0.44g；
設(shè)樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為X
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
106                   44
1.5gx                0.44g

106

44

=

1.5gx

0.44g

解之得：X=70.7%
故答案為：22.4mL      70.7%

點(diǎn)評(píng)：本題難度太大，考查了多方面的化學(xué)知識(shí)，要想做對(duì)此題必須知識(shí)全面，再加上足夠的細(xì)心和耐心才行．