Question

純堿是工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中的重要物質(zhì)．某興趣小組為測(cè)定某工業(yè)純堿（假設(shè)僅含碳酸氫鈉雜質(zhì)）中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，設(shè)計(jì)了下列三種實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行探究．請(qǐng)?zhí)羁眨?/p>

方案一：純堿樣品測(cè)定剩余固體質(zhì)量

（1）分別稱取干燥坩堝和純堿樣品的質(zhì)量，將純堿樣品放入坩堝中充分加熱（如右圖）．坩堝中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：  ．

（2）將坩堝置于干燥器中冷卻后稱量．實(shí)驗(yàn)時(shí)需要重復(fù)“加熱、冷卻、稱量”操作多次，其目的是：  ．

方案二：純堿樣品溶液測(cè)定沉淀質(zhì)量

（1）稱取m₁g樣品，置于小燒杯中，加水溶解．向小燒杯中滴加足量氯化鈣溶液（如圖）．將反應(yīng)混和物過(guò)濾后的下一步操作是：  ．

（2）沉淀經(jīng)干燥后稱量為m₂g，則該樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：    %．

（3）如果用氫氧化鈣溶液代替氯化鈣溶液作沉淀劑，在其他操作正確的情況下，測(cè)得樣品中的碳酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)將比實(shí)際  （填“偏高”、“偏低”或“不變”）．

方案三：純堿樣品測(cè)定生成二氧化碳的質(zhì)量

（1）本實(shí)驗(yàn)采用vk圖裝置，C中盛放的物質(zhì)是  ．

（2）反應(yīng)前后都要通入N₂，反應(yīng)后通入N₂的目的是：     

Answer 1

考點(diǎn)：  探究物質(zhì)的組成或測(cè)量物質(zhì)的含量．

專題：  實(shí)驗(yàn)探究和數(shù)據(jù)處理題．

分析：  方案一：該方案原理為在加熱的條件下Na₂CO₃能夠穩(wěn)定存在，而NaHCO₃較易發(fā)生如下的分解反應(yīng)2NaHCO₃Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，從而根據(jù)殘留的固體的量推算出樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．該方案根據(jù)加熱后殘?jiān)�的質(zhì)量來(lái)求解，要加熱至恒重，以保證NaHCO₃全部分解．

方案二：該方案原理為在樣品中加入CaCl₂溶液，其中Na₂CO₃可與CaCl₂發(fā)生反應(yīng)Na₂CO₃+CaCl₂=CaCO₃↓+2NaCl，而NaHCO₃與CaCl₂則不反應(yīng)．從而根據(jù)產(chǎn)生的沉淀量，得出純堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

方案關(guān)鍵是測(cè)定CaCO₃沉淀的質(zhì)量，自然要保證沉淀完全，要正確過(guò)濾好．

（1）沉淀會(huì)附著氯化鈉、氯化鈣．

（2）根據(jù)碳酸鈣計(jì)算碳酸鈉質(zhì)量，再根據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)定義計(jì)算碳酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

（3）在一定量樣品中加入足量Ca（OH）₂溶液，此時(shí)分別發(fā)生如下反應(yīng)Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH，

NaHCO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+NaOH+H₂O，均產(chǎn)生CaCO₃沉淀，根據(jù)樣品的總量和生成CaCO₃沉淀的量，就可得出純堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

方案三：該方案原理為一定量混合樣品與足量的稀硫酸分別發(fā)生如下反應(yīng)Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+CO₂↑+H₂O，

2 NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2CO₂↑+2H₂O↑，根據(jù)所產(chǎn)生的CO₂的質(zhì)量，可以分別求得樣品中Na₂CO₃和NaHCO₃的質(zhì)量從而得出純堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．該方案關(guān)鍵是要獲得產(chǎn)生的CO₂的質(zhì)量，在實(shí)驗(yàn)前要檢查裝置的氣密性，要將裝置中的CO₂全部被堿石灰所吸收，要稱量堿石灰在吸收CO₂前后的質(zhì)量．

（1）C裝置干燥二氧化碳．

（2）實(shí)驗(yàn)前容器內(nèi)含有空氣，空氣中含有二氧化碳，會(huì)影響生成的二氧化碳的量，反應(yīng)后裝置中容器內(nèi)含有二氧化碳，不能被C中堿石灰完全吸收，導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果有較大誤差．

解答：  解：方案一：

（1）坩堝中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NaHCO₃Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O

故答案為：2NaHCO₃Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O．保證NaHCO₃全部分解．

（2）該方案根據(jù)加熱后殘?jiān)�的質(zhì)量來(lái)求解，要加熱至恒重，以保證NaHCO₃全部分解．

故答案為：加熱至恒重，以保證NaHCO₃全部分解．

方案二：

（1）碳酸鈣沉淀會(huì)附著氯化鈉、氯化鈣，過(guò)濾后需用蒸餾水洗滌．

故答案為：用蒸餾水洗滌．

（2）沉淀經(jīng)干燥后稱量為m₂g，碳酸鈣物質(zhì)的量等于碳酸鈉物質(zhì)的量，所以碳酸鈉的質(zhì)量為×106g，則該樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%=%．

故答案為：%．

（3）在一定量樣品中加入足量Ca（OH）₂溶液，此時(shí)分別發(fā)生如下反應(yīng)Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH，

NaHCO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+NaOH+H₂O，均產(chǎn)生CaCO₃沉淀，根據(jù)樣品的總量和生成CaCO₃沉淀的量，可以計(jì)算碳酸鈉質(zhì)量，就可得出純堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．故用氫氧化鈣溶液代替氯化鈣溶液作沉淀劑，在其他操作正確的情況下，測(cè)得樣品中的碳酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變．

故答案為：不變．

方案三：

（1）C裝置干燥二氧化碳，所以C中盛放的物質(zhì)是濃硫酸．

（2）該方案關(guān)鍵是要獲得產(chǎn)生的CO₂的質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)前容器內(nèi)含有空氣，空氣中含有二氧化碳，會(huì)影響生成的二氧化碳的量，反應(yīng)后裝置中容器內(nèi)含有二氧化碳，不能被C中堿石灰完全吸收，導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果有較大誤差，所以反應(yīng)前后都要通入N₂，反應(yīng)后通入N₂的目的是：排盡裝置內(nèi)的空氣，將生成的二氧化碳從容器內(nèi)排出，被D裝置中堿石灰吸收．

故答案為：排盡裝置內(nèi)的空氣，將生成的二氧化碳從容器內(nèi)排出，被D裝置中堿石灰吸收．

點(diǎn)評(píng)：  以實(shí)驗(yàn)探究“工業(yè)純堿（假設(shè)僅含碳酸氫鈉雜質(zhì)）中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)”為載體，考查學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)原理與裝置理解評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)基本操作、化學(xué)計(jì)算等，難度中等，題目涉及到的小蘇打和純堿的化學(xué)知識(shí)是多方面的，構(gòu)成了一道多角度的探究題．