Question

3．工業制純堿，是向飽和食鹽水中通入氨氣和二氧化碳，獲得碳酸氫鈉晶體，它的反應原理可用下列化學方程式表示：
NH₃+CO₂+H₂O=NH₄HCO₃     …①
NH₄HCO₃+NaCl（飽和）=NaHCO₃↓+NH₄Cl   …②
將所得碳酸氫鈉晶體加熱分解后即可得到純堿．請回答：
（1）工業所制純堿中常含有少量的氯化鈉雜質，其原因是結晶析出的碳酸氫鈉晶體表面沾有從溶液中帶出的少量氯化鈉．
（2）現有甲、乙兩組的學生，欲測定某工業純堿樣品中Na₂CO₃的質量分數，分別設計并完成實驗如下．

甲組：取10.00g樣品，利用上圖所示裝置，測出反應后裝置C中堿石灰的增重為3.3g．
乙組：取10.00g樣品，向其中加入過量的鹽酸，直至樣品中無氣泡冒出，加熱蒸發所得物并在干燥器中冷卻至室溫后稱量．反復加熱、冷卻、稱量，直至所稱量的固體質量幾乎不變為止，此時所得固體的質量為10.99g．
請分析、計算后填表：

分析與計算	計算樣品中碳酸鈉的質量分數	對實驗結果的評價	實驗失敗的主要原因及對結果的影響
甲組	79.5%	失敗	加入的稀硫酸沒有完全將碳酸鈉反應掉，且沒有冷卻至室溫，部分二氧化碳存在于裝置內，沒有被C裝置內的堿石灰所吸收，造成測量結果偏小
乙組	99.6%	成功

Answer 1

分析 （1）根據碳酸氫鈉的生產過程來分析；
（2）根據碳酸鈉與稀鹽酸反應生成氯化鈉、水和二氧化碳這一方程式反應前后質量變化來分析．

解答 解：（1）因為NH₄HCO₃+NaCl（飽和）=NaHCO₃↓+NH₄Cl，所以生成的碳酸氫鈉表面會沾有部分氯化鈉，在加熱碳酸氫鈉的過程中，碳酸氫鈉分解為了碳酸鈉，而氯化鈉不分解，故填：結晶析出的碳酸氫鈉晶體表面沾有從溶液中帶出的少量氯化鈉；   
（2）設甲族生成3.3g二氧化碳需要碳酸鈉的質量為x
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106                    44
x                      3.3g
$\frac{106}{44}=\frac{x}{3.3g}$
x=7.95g
樣品中碳酸鈉的質量分數為$\frac{7.95g}{10.00g}×100%$=79.5%
此實驗中加入的稀硫酸沒有完全將碳酸鈉反應掉，且沒有冷卻至室溫，部分二氧化碳存在于裝置內，沒有被C裝置內的堿石灰所吸收，因此實驗失敗；
故填：79.5%；加入的稀硫酸沒有完全將碳酸鈉反應掉，且沒有冷卻至室溫，部分二氧化碳存在于裝置內，沒有被C裝置內的堿石灰所吸收，造成測量結果偏小；
取10.00g樣品，向其中加入過量的鹽酸，直至樣品中無氣泡冒出，加熱蒸發所得物并在干燥器中冷卻至室溫后稱量．反復加熱、冷卻、稱量，直至所稱量的固體質量幾乎不變為止，此時所得固體的質量為10.99g．設碳酸鈉的質量為y
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
106         117
y          10.99g
$\frac{106}{117}=\frac{y}{10.99g}$
y≈9.96g
則碳酸鈉樣品中，碳酸鈉的質量分數為$\frac{9.96g}{10.00g}×100%$=99.6%
故填：99.6%．

點評 本題充分考查利用課本知識解決新問題能力，能加深學生對課本知識的理解，訓練學生的思維能力、分析解決問題的能力，難度稍大．