Question

碳酸鈉，化學式Na₂CO₃，俗稱純堿．“純堿中常常會混有少量的氯化鈉”．某研究性學習小組以一包純堿（若有雜質，只考慮為氯化鈉）為研究對象，探究該純堿樣品中碳酸鈉的含量．請你參與他們的活動．
【小組討論】
觀點Ⅰ：純堿樣品中只含有碳酸鈉
觀點Ⅱ：純堿樣品是由碳酸鈉和少量氯化鈉組成的混合物
【實驗設計】
甲方案
Ⅰ設計思路：根據樣品與石灰水反應生成沉淀碳酸鈣的質量，求出碳酸鈉的質量，再計算樣品中碳酸鈉的質量分數．
Ⅱ操作步驟：稱取13.25g純堿樣品，加入過量的澄清石灰水，充分攪拌．過濾、洗滌、干燥，得到白色沉淀10.00g
Ⅲ數據處理：請根據上述實驗數據，計算該樣品中碳酸鈉的質量分數．
計算過程：
Ⅳ實驗結論：

 

．
乙方案
Ⅰ設計思路：根據樣品（質量為a g）與稀硫酸完全反應生成二氧化碳的質量（質量為b g），求出碳酸鈉的質量，再計算樣品中碳酸鈉的質量分數．
Ⅱ實驗結論：
（1）當a、b的質量關系滿足

 

（填寫含a、b字母的表達式，下同）時，純堿樣品中只含有碳酸鈉，樣品中碳酸鈉的質量分數是100%．
（2）當a、b的質量關系滿足

 

時，純堿樣品是由碳酸鈉和少量氯化鈉組成的混合物，樣品中碳酸鈉的質量分數是

 

．
【實驗評價】
誤差分析：（1）甲方案中，白色沉淀的質量在過濾、干燥等操作過程中會有所損耗，造成計算結果與實際值相比偏小．
（2）乙方案中，有部分生成的二氧化碳氣體因溶解于水而沒有全部逸出，造成計算結果與實際值相比

 

（填寫“偏大”、“偏小”或“不變”）．
【交流反思】
（1）實驗過程中，需用玻璃棒不斷攪拌，該操作的目的是

 

．
（2）甲方案實驗操作中，對沉淀洗滌的目的是：

 

．
（3）乙方案中，需用一定質量的19.6%的稀硫酸．現有一瓶98%的濃硫酸（密度為1.84g/cm³），配制乙方案中實驗所用稀硫酸，至少需要濃硫酸的體積是

 

mL（填寫含字母的表達式）．濃硫酸稀釋的正確操作是

 

．

Answer 1

分析：信息給予題構思新穎，思維富有靈活性和創造性，能較好地反映出同學們對信息的提取、分析、加工以及對知識的遷移能力．選材多來源于生活實際、社會熱點、科技新發明等．
本題的甲方案：根據Ⅰ設計思路：根據樣品與石灰水反應生成沉淀碳酸鈣的質量，求出碳酸鈉的質量，再計算樣品中碳酸鈉的質量分數．Ⅱ操作步驟：稱取13.25g純堿樣品，加入過量的澄清石灰水，充分攪拌．過濾、洗滌、干燥，得到白色沉淀10.00g；Ⅲ數據處理：請根據上述實驗數據，計算該樣品中碳酸鈉的質量分數．則根據化學方程式可求碳酸鈉的質量，則可求純堿樣品中的碳酸鈉的質量分數．
本題的乙方案，Ⅰ設計思路：根據樣品（質量為a g）與稀硫酸完全反應生成二氧化碳的質量（質量為b g），求出碳酸鈉的質量，再計算樣品中碳酸鈉的質量分數．

解答：解：【實驗設計】解：設純堿樣品中含Na₂CO₃的質量為x
Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH
106              100
x               10.00g

106

x

=

100

10.00g

   x=10.6g 
純堿樣品中Na₂CO₃的質量分數為

10.6g

13.25g

×100%=80%
而乙方案：Ⅰ設計思路：根據樣品（質量為a g）與稀硫酸完全反應生成二氧化碳的質量（質量為b g），求出碳酸鈉的質量，再計算樣品中碳酸鈉的質量分數．
Ⅱ實驗結論：
（1）當a、b的質量關系滿足

a

b

=

53

22

（或22a=53b；或a=

53

22

b等）（填寫含a、b字母的表達式，下同）時，純堿樣品中只含有碳酸鈉，樣品中碳酸鈉的質量分數是100%．
（2）當a、b的質量關系滿足

a

b

＞

53

22

時，純堿樣品是由碳酸鈉和少量氯化鈉組成的混合物，樣品中碳酸鈉的質量分數是

53b

22a

×100%．
【實驗評價】
誤差分析：（1）甲方案中，白色沉淀的質量在過濾、干燥等操作過程中會有所損耗，造成計算結果與實際值相比偏小．
（2）乙方案中，有部分生成的二氧化碳氣體因溶解于水而沒有全部逸出，造成計算結果與實際值相比偏小．
【交流反思】
（1）實驗過程中，需用玻璃棒不斷攪拌，該操作的目的是 使反應充分進行．
（2）甲方案實驗操作中，對沉淀洗滌的目的是：除去沉淀表面附著的其它物質，以免對實驗結果造成誤差．
（3）乙方案中，需用一定質量的19.6%的稀硫酸．現有一瓶98%的濃硫酸（密度為1.84g/cm³），配制乙方案中實驗所用稀硫酸，至少需要濃硫酸的體積是1.24bmL（填寫含字母的表達式）．濃硫酸稀釋的正確操作是把濃硫酸沿器壁慢慢注入水里，并不斷攪拌． 
故答為：Ⅳ實驗結論：純堿樣品是由碳酸鈉和少量氯化鈉組成的混合物，且樣品中碳酸鈉的質量分數是80%．
實驗結論：（1）

a

b

=

53

22

（或22a=53b；或a=

53

22

b等）；（2）

a

b

＞

53

22

53b

22a

×100%（合理表達即給分）   
【實驗評價】（2）偏小 
【交流反思】（1）使反應充分進行
（2）除去沉淀表面附著的其它物質，以免對實驗結果造成誤差．
（3）1.4b，把濃硫酸沿器壁慢慢注入水里，并不斷攪拌

點評：這類問題往往將計算和實驗有機地結合起來進行考查．這就要求同學們對常見物質的性質掌握牢固，并能熟練地進行基本的化學計算．這類試題大多是由題干和問題兩部分組成，題干中實際上已給出一系列的提示，要求根據提出的問題，發現有用的信息，充分發揮聯想，與已有的知識建立聯系，然后進行類比推導．