Question

我國著名的閩籍制堿專家侯德榜，在純堿制造方面做出了重大貢獻。用“侯氏制堿法”制得的純堿中常含有氯化鈉等雜質，化學興趣小組欲對某品牌純堿樣品中碳酸鈉的質量分數進行實驗探究，在老師的指導下，他們設計了下列兩種實驗方案進行試驗。

資料摘要：

Ⅰ．碳酸鈉和氯化鈣能發生復分解反應。

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的質量分數

（1）樣品與氯化鈣溶液的反應實驗（雜質不與氯化鈣溶液反應）：

實驗操作	實驗現象	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。	產生白色沉淀	反應的化學方程式：

（2）分析滴加的CaCl₂溶液要過量的原因：___________________；                           

（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。利用沉淀物質量計算Na₂CO₃的質量分數為91%。如果不洗滌沉淀物會造成測定結果大于91%，這是因為 _____     。

[方案二] 樣品與稀鹽酸反應,測定Na₂CO₃的質量分數

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生的CO₂氣體的質量，計算Na₂CO₃的質量分數（裝置氣密性良好，忽略鹽酸的揮發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       ，再接上裝置C和D。

（5）關閉止水夾K，加入足量的稀鹽酸（雜質不與鹽酸反應），裝置A中樣品產生氣體的化學方程式為__________________。

（6）待裝置A中的反應結束后，再一次打開止水夾K，繼續往裝置通入已除去CO₂的空氣一會兒。根據 _______________ 定律，裝置_________（填標號）在反應前后的質量差就是產生CO₂的質量，由此計算出該樣品中Na₂CO₃的質量分數。若沒有裝置D，將會使測定結果 ________（選填“偏大”或“偏小”）。

 

Answer 1

【答案】

（1）

實驗操作	實驗現象	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．	產生白色沉淀	反應的化學方程式： 　Na2CO3+CaCl2═CaCO3↓+2NaCl

 

（2）與碳酸鈉充分反應　；

（3）不洗滌碳酸鈣表面可能會附著一層可溶性物質使沉淀物質量增加，所以使得計算出的碳酸鈉的質量增大　

（4）二氧化碳

（5）Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑　

（6）質量守恒 ，C ，偏大

【解析】[方案一]雜質含量的分析是化學學科中常見到的問題，具體要依據物質的性質進行分析比較得出。本題Na₂CO₃中含有NaCl等雜質，故CaCl₂只是和Na₂CO₃發生反應，不能和NaCl發生反應，通過生成沉淀的質量求出Na₂CO₃的質量，但所添加的CaCl₂一定要過量，使Na₂CO₃能夠全部反應完。如果對CaCO₃不洗滌，CaCO₃表面會沾有其它物質，導致計算出的Na₂CO₃質量增大，故質量分數偏大。

[方案二]雜質含量的分析是化學學科中常見到的問題，具體要依據物質的性質進行分析比較得出。本題Na₂CO₃中含有NaCl等雜質，故加入的HCl只是和Na₂CO₃發生反應，放出CO₂氣體，但不能和NaCl發生反應，通過生成CO₂氣體的質量求出Na₂CO₃的質量。如果沒有D裝置，C裝置會吸收裝置右端空氣中的CO₂，導致計算出的Na₂CO₃質量增大，故質量分數偏大。