Question

15．某校化學興趣小組的同學開展了測定Na₂CO₃和NaCl的固體混合物中Na₂CO₃質量分數的探究實驗．他們設計了如下方案：

方案一：氣體分析法．
（1）如圖1所示（鐵夾夾持的儀器是注射器），把該混合物與足量稀硫酸反應后，測定產生CO₂的體積，檢查該裝置的氣密性的方法是將注射器活塞拉出一定距離，一段時間后松開活塞，活塞能回到原位則不漏氣．
（2）有同學提出以圖2代替圖1中的收集裝置，則所測CO₂氣體的體積偏小（填“偏大”、“偏小”或“不變”），理由是CO₂能溶于水且與水反應，廣口瓶內原有的空氣對實驗結果沒有（填“有”或“沒有”）影響．
（3）有同學用圖3裝置進行測定CO₂的質量（堿石灰的成分是CaO和NaOH的混合物）．
該裝置導致實驗結果偏大的可能原因是CD
A、裝置內殘留的CO₂氣體不能全部排出．
B、產生的CO₂氣體中混有氯化氫氣體，同時被堿石灰吸收．
C、產生的CO₂氣體中混有水蒸氣，同時被堿石灰吸收．
D、球形干燥管與空氣相通，也會吸收空氣中的CO₂和H₂O．
[方案二]沉淀分析法 （如圖4所示）．則：
（1）確定CaCl₂溶液是否過量的方法是靜置，向上層清液中繼續滴加CaCl₂溶液，若無沉淀說明CaCl₂溶液已過量．
（2）該方法發生反應的化學方程式為Na₂CO₃+CaCl₂=CaCO₃↓+2NaCl．
[方案三]鹽酸滴定法（如圖5所示）
（1）用已知濃度鹽酸滴加到一定質量的混合物，根據消耗鹽酸溶液的體積來測定碳酸鈉的含量，在實驗過程中判斷斥所滴加的稀鹽酸恰好與碳酸鈉反應的方法是直到不再生成氣泡為止．
（2）曉紅同學通過實驗測定了一些數據，試根據下面的實驗數據計算Na₂CO₃的質量分數．稱取Na₂CO₃和NaaCl固體混合物10g，與足量稀鹽酸反應后蒸發干燥得到10.55g固體．該
固體混合物中Na₂CO₃質量分數為53%．

Answer 1

分析 【方案一】（1）欲檢查裝置氣密性，可根據該反應容器的特點，采用拉動注射器活塞的方法完成；
（2）根據二氧化碳易溶于水，形成碳酸，所以測得的二氧化碳體積會變小進行分析；
（3）根據堿石灰可以吸收氯化氫、水蒸氣、二氧化碳進行分析；
【方案二】（1）從判斷CaCl₂過量，主要是看Na₂CO₃是否有剩余，因此再加入CaCl₂后若無沉淀生成則說明氯化鈣已過量；
（2）根據碳酸鈉和氯化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉進行分析；
【方案三】（1）根據鹽酸溶液與碳酸鈉的反應會生成氣泡這一明顯現象進行分析；
（2）利用反應方程式反應前后固體的質量差進行解決．

解答 解：【方案一】（1）若裝置漏氣，拉出的活塞不移動，若不漏氣，拉出的活塞在大氣壓強的作用下應回到原來的位置；
（2）因為二氧化碳不僅能溶于水還能與水反應，用排水法收集氣體，收集的二氧化碳偏小，該氣體排開水的體積即為測量的氣體體積，故原廣口瓶中的氣體對測量的結果沒有影響；
（3）A、裝置內殘留的CO₂氣體不能全部排出，導致堿石灰增加的質量偏小，實驗結果偏小，故A錯誤；
B、由于用的是稀硫酸，產生的CO₂氣體中不會混有氯化氫氣體，故B錯誤；
C、產生的CO₂氣體中混有水蒸氣，同時被堿石灰吸收，導致堿石灰增加的質量偏大，實驗結果偏大，故B正確；
D、球形干燥管與空氣相通，也會吸收空氣中的CO₂和H₂O，導致堿石灰增加的質量偏大，實驗結果偏大，故B正確；
故選：CD；
【方案二】（1）判斷是否過量，主要看溶液中是否還有CO₃^2-，因此將溶液靜置，向上層清液中繼續滴加CaCl₂溶液，若無沉淀說明CaCl₂溶液已過量；
（2）碳酸鈉和氯化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉，化學方程式為：Na₂CO₃+CaCl₂=CaCO₃↓+2NaCl；
【方案三】（1）鹽酸滴加到溶液中會與碳酸鈉反應生成二氧化碳氣泡這一現象非常明顯；
（2）設參加反應的Na₂CO₃的質量為x，
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑     固體質量增加
106                      117                         117-106=11
x                                                            0.55g
$\frac{106}{x}=\frac{11}{0.55g}$
x=5.3g
所以Na₂CO₃的質量分數為：$\frac{5.3g}{10g}$×100%=53%．
故答案為：【方案一】（1）將注射器活塞拉出一定距離，一段時間后松開活塞，活塞能回到原位則不漏氣；
（2）偏小，CO₂能溶于水且與水反應，沒有；
（3）BCD；
【方案二】（1）靜置，向上層清液中繼續滴加CaCl₂溶液，若無沉淀說明CaCl₂溶液已過量；
（2）Na₂CO₃+CaCl₂=CaCO₃↓+2NaCl；
【方案三】（1）直到不再生成氣泡為止；
（2）53%．

點評 本題在分析氫氧化鈉的變質時，除考慮發生的化學反應，還用到了必要的實驗手段，應注意實驗的基本操作的練習和規范