Question

某研究性学习小组设计了测定纯碱（Na₂CO₃）样品（只含NaCl杂质）中Na₂CO₃质量分数的实验方案．请回答下列问题：

小资料：碱石灰的主要成分是氢氧化钠和氧化钙的混合物

（1）气体法。        

【原理思路】利用Na₂CO₃与稀硫酸反应产生CO₂，通过测量丙装置实验前后的质量得出CO₂质量，从而计算碳酸钠的质量分数。（不考虑原装置内空气的影响）

【实验分析】小科同学根据以上思路，设计了如下图的实验装置。

①实验装置乙中盛放的试剂为　             　。

装置丁中碱石灰的作用是　        。（填字母）

A．吸收Na₂CO₃与稀硫酸反应产生CO₂ 

B．防止外界空气中二氧化碳进入丙中

C．干燥二氧化碳

②实验中如果滴加稀硫酸的速度过快，会导致测得样品中碳酸钠的

质量分数　     　（填写“偏高”“偏低”或“不变”）．

③小明同学认为小科的方案存在问题，即使操作规范下也会造成结果偏低，你认为他的理由是                                ，应该将装置甲中双孔橡胶塞换成三孔橡胶塞，并增加下图装置，实验结束后缓缓通入一段时间空气，目的是                    ，其中NaOH溶液的作用是                  。

（2）沉淀法．

【实验原理】利用碳酸根离子与钙离子结合生成沉淀，通过沉淀的质量而得出碳酸钠的质量分数。

【实验步骤】①用托盘天平称取样品11.0g放入烧杯中，加水使其完全溶解；

②加入过量的CaCl₂溶液充分反应。证明CaCl₂过量（即Na₂CO₃已完全反应）的方法是: 静置，向上层清液中滴加            溶液，如果没有白色沉100%=96.4%淀生成，证明CaCl₂过量；

③过滤、操作X、干燥、称量沉淀的质量为10.0g，操作X的名称是        ，如果缺少此操作会造成碳酸钠质量分数           （填写“偏高”“偏低”或“不变”）。  

④通过以上提供的数据计算出样品中碳酸钠的质量分数为　        。（写出计算过程，结果保留至0.1%）

Answer

（1）①浓硫酸 ；B; ②偏低；③有二氧化碳残留在烧瓶中；将残留的二氧化碳全部鼓入到丙装置，使其完全被氢氧化钠吸收；吸收空气中的二氧化碳；（2）②氯化钙；③洗涤；偏高；④96.4%

【解析】

试题分析：为了测定纯碱（Na2CO3）样品（只含NaCl杂质）中Na2CO3质量分数：（1）气体法．

【实验分析】根据图1的实验装置．则可推测：①实验装置乙中盛放的试剂为浓硫酸（或浓H2SO4），其作用是吸收水蒸气（或干燥CO2）；装置丁中碱石灰的作用是防止外界空气中二氧化碳进入丙中，对实验结果造成干扰．②实验中如果滴加稀硫酸的速度过快，因为碳酸根不能充分与稀硫酸反应，则会导致测得样品中碳酸钠的质量分数偏低．③如果有CO2残留在烧瓶内，也会造成结果偏低，故应该将装置甲中双孔橡胶塞换成三孔橡胶塞，并增加图2装置，实验结束后缓缓通入一段时间空气，目的是将残留的CO2全部鼓入到并装置中，使其完全被氢氧化钠溶液吸收，其中NaOH溶液的作用是吸收空气中的CO2．（2）沉淀法．【实验原理】利用碳酸根离子与钙离子结合生成沉淀，通过沉淀的质量而得出碳酸钠的质量分数．【实验步骤】①用托盘天平称取样品11.0g放入烧杯中，加水使其完全溶解；②加入过量的CaCl2溶液充分反应．证明CaCl2过量（即Na2CO3已完全反应）的方法是：静置，向上层清液中滴加CaCl2溶液，如果没有白色沉淀生成，证明CaCl2过量；③过滤、洗涤、干燥、称量沉淀的质量为10.0g，如果缺少洗涤会造成碳酸钠质量分数偏高．

④设样品中碳酸钠的质量为x

Na2CO3+CaCl2==CaCO3↓+2NaCl

100

X 10.0g

106:100=X:10.0g

X=10.6g

碳酸钠的质量分数为10.6g/11.0g×100%=96.4%

考点：实验探究物质的成分、气体的净化、盐的性质、根据化学方程式的计算