Question

【題目】某研究性學習小組設計了測定純堿（Na2CO3）樣品（只含NaCl雜質）中Na2CO3質量分數的 實驗方案．請回答下列問題：

小資料：堿石灰的主要成分是氫氧化鈉和氧化鈣的混合物

（1）氣體法。

【原理思路】利用Na2CO3與稀硫酸反應產生CO2，通過測量丙裝置實驗前后的質量得出CO2質量，從而計算碳酸鈉的質量分數。（不考慮原裝置內空氣的影響）

【實驗分析】小科同學根據以上思路，設計了如圖實驗裝置。

①實驗裝置乙中盛放的試劑為 ，其作用是 ；

裝置丁中堿石灰的作用是 。（填字母）

A.吸收Na2CO3與稀硫酸反應產生CO2

B.防止外界空氣中二氧化碳進入丙中

C.干燥二氧化碳

②實驗中如果滴加稀硫酸的速度過快，會導致測得樣品中碳酸鈉的質量分數 （填寫“偏高”、“偏低”或“不變”）．

③小明同學認為小科的方案存在問題，不考慮原裝置內空氣的影響，即使操作規范，但由于生成的CO2在裝置中殘留，也會造成測得結果 （填寫“偏高”、“偏低”或“不變”），應該將裝置甲中雙孔橡膠塞換成三孔橡膠塞，并增加下圖裝置，實驗結束后緩緩通入一段時間空氣，目的是 ，其中圖中NaOH溶液的作用是 。

（2）沉淀法．

【實驗原理】利用碳酸根離子與鈣離子結合生成沉淀，通過沉淀的質量而得出碳酸鈉的質量分數。

【實驗步驟】①用托盤天平稱取樣品11.0g放入燒杯中，加水使其完全溶解；

②加入過量的CaCl2溶液充分反應。證明CaCl2過量（即讓樣品中Na2CO3完全反應）的方法是：靜置，向上層清液中滴加 溶液，如果沒有白色沉淀生成，證明CaCl2過量；

③過濾、洗滌、干燥、稱量沉淀的質量為10.0g，由于沉淀表面粘附濾液，不經洗滌就烘干，稱量沉淀的質量將會 （填寫“偏高”、“偏低”或“不變”）。

④通過以上提供的數據計算出樣品中碳酸鈉的質量分數。（寫出計算過程，結果保留至0.1%，共3分，只寫出化學方程式給1分）

Answer 1

【答案】（1）①濃硫酸（或濃H2SO4） 吸收水蒸氣（或干燥CO2） B ②偏低 ③偏低， 將殘留的CO2全部鼓入到丙裝置中，使其完全被氫氧化鈉溶液吸收 ， 吸收通入的空氣中的CO2

（2）②CaCl2 ③ 偏高 ④96.4%

【解析】

試題分析：（1）①由于碳酸鈉與稀硫酸反應生成的二氧化碳中可能含有水蒸汽，可能會影響氣體的體積，故要對二氧化碳進行干燥，即乙裝置中的是濃硫酸；而空氣中含有二氧化碳，故要用堿石灰吸收空氣中的二氧化碳，防止氫氧化鈉與空氣中二氧化碳發生反應；

②實驗中滴加稀硫酸的速度過快，產生的氣流過急，二氧化碳不能完全被氫氧化鈉溶液吸收，導致測得樣品中碳酸鈉的質量分數偏低；

③生成的CO2在裝置中殘留，會導致二氧化碳不能被氫氧化鈉全部吸收，故會組成測得結果偏低；實驗結束后緩緩通入一段時間空氣，目的是將殘留的CO2全部鼓入到丙裝置中，使其完全被氫氧化鈉溶液吸收，其中圖中NaOH溶液的作用是吸收通入的空氣中的CO2，防止空氣中的二氧化碳進入導致結果偏大；

（2）②氯化鈣過量，即把溶液中的碳酸鈉完全反應掉了，可向清液中繼續滴加氯化鈣，看是否產生沉淀，若沒有表示氯化鈣過量，碳酸鈉完全反應；

③沉淀表面粘附濾液，即還含有氯化鈣，不經洗滌就烘干，稱量沉淀的質量將會偏大；

④利用化學方程式，根據碳酸鈉與碳酸鈣反應的質量比即可計算出樣品中碳酸鈉的質量。

設樣品中碳酸鈉的質量為x

Na2CO3+CaCl2CaCO3↓+2Na Cl

106 100

x 10.0g

=

x=10.6g

則碳酸鈉的質量分數：×100%≈96.4%

答：略