Question

課外化學興趣小組的同學利用某化工廠的廢堿液（主要成分為Na₂CO₃，還含有少量NaCl，其它雜質不計）和石灰乳為原料制備燒堿，并對所得的燒堿粗產品的成分進行分析和測定．
一、粗產品制備
（1）將廢堿液加熱蒸發濃縮，形成較濃的溶液，冷卻后與石灰乳混合，發生反應的化學方程式為

 

．
（2）將反應后的混合物過濾，得到的濾液進行蒸發結晶，制得NaOH粗產品．
二、粗產品成分分析
（1）取適量粗產品溶于水，滴加Ba（NO₃）₂溶液出現白色渾濁，發生反應的化學方程式為

 

，該粗產品中一定不含有

 

，理由是

 

．
（2）該小組同學通過對粗產品成分的實驗分析，確定該粗產品中含有三種物質．
三、粗產品含量測定
Na₂CO₃含量的測定：
（1）該興趣小組的同學設計了下圖所示的實驗裝置．取10.0g粗產品，進行實驗．

說明：堿石灰是CaO與NaOH的固體混合物．E裝置中的飽和NaHCO₃溶液是為了除去二氧化碳氣體中的氯化氫，發生的反應為NaHCO₃十HCl=NaCl十CO₂↑十H₂O．
（2）操作步驟
①連接好裝置，檢查氣密性；②打開彈簧夾C，在A處緩緩通入一段時間空氣；③稱量G的質量；④關閉彈簧夾C，慢慢滴加濃鹽酸至過量，直至D中無氣泡冒出；⑤打開彈簧夾C，再次緩緩通入一段時間空氣；⑥再次稱量G的質量，得前后兩次質量差為0． 48g．
（3）問題探究
F中的試劑應為

 

，B裝置的作用是

 

，
H裝置的作用是

 

．
若沒有H裝置，則測定的Na₂CO₃的質量分數會

 

（填“偏大”、“偏小”、“不變”）．
事實上10.0g粗產品只能產生0.44g CO₂．請你仔細分析上述實驗，解釋實驗值0.48g比正確值0.44g偏大的原因（假設操作均正確）

 

．
（4）數據計算
根據正確值0.44g可求得粗產品中Na₂CO₃的質量分數為

 

%．
NaOH含量的測定：（略）

Answer 1

分析：可以根據物質之間相互作用時的實驗現象判斷物質的組成，根據化學方程式進行相關方面的計算．從實驗給定的流程中分析命題人的設計思路，從而結合思路考查方案的設計意圖、是否科學以及如何進一步完善．

解答：解：一、粗產品制備
（1）碳酸鈉和氫氧化鈣反應生成碳酸鈣和氫氧化鈉，
反應的化學方程式為：Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH
二、粗產品成分分析
（1）碳酸鈉能和硝酸鋇反應生成沉淀，化學方程式為：Na₂CO₃+Ba（NO₃）₂=BaCO₃↓+2NaNO₃
氫氧化鈣和碳酸鈉能反應．
故填：Ca（OH）₂；Ca（OH）₂和Na₂CO₃能發生化學反應，在溶液中不能共存．
三、粗產品含量測定
Na₂CO₃含量的測定：
（3）濃硫酸能吸收水蒸氣．故填：濃硫酸．
氫氧化鈉溶液能吸收空氣中的二氧化碳．故填：除去空氣中的二氧化碳．
H裝置能防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進入G裝置．故填：防止空氣中的水和二氧化碳進入G裝置．
若沒有H裝置，則測定的二氧化碳值偏高，計算出的質量分數偏大．故填：偏大．
裝置D中濃鹽酸揮發出的氯化氫與裝置E中NaHCO₃反應產生二氧化碳，使二氧化碳的值偏大．故填：裝置D中濃鹽酸揮發出的氯化氫與裝置E中NaHCO₃反應產生二氧化碳．
（4）設碳酸鈉的質量為X
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
106                   44
X                    0.44g

106

44

=

x

0.44g

X=1.06克
碳酸鈉的質量分數為：

1.06g

10g

×100%=10.6%．
答：碳酸鈉的質量分數是10.6%．

點評：本題主要看出了化學方程式的書寫、根據化學方程式計算、判斷物質的組成等方面的問題．