Question

（2012?常熟市模擬）美麗的青海湖不僅讓我們感受到自然之美，當地的居民還能從青海湖內“冬天撈堿、夏天撈鹽”．當地學校的某化學興趣小組對撈出來的純堿進行研究，有的同學認為撈出來的全是碳酸鈉，有的同學認為撈出出來的純堿中常常混有少量的氯化鈉．現在他們準備以一包冬天撈出來的純堿（若含有雜質，只考慮為氯化鈉）為研究對象，探究該純堿樣品中碳酸鈉的含量．請你參與他們的活動．
【小組討論】
觀點I：純堿樣品中只含有碳酸鈉；
觀點II：純堿樣品是由碳酸鈉和少量氯化鈉組成的混合物．
【實驗設計】
甲方案：
（1）稱取13.25g純堿樣品，加入過量的澄清石灰水，充分攪拌．過濾、洗滌、干燥，得到白色沉淀10.00g；
（2）數據處理：請根據上述實驗數據，計算該樣品中碳酸鈉的質量分數；
（3）計算過程：
（4）實驗結論

純堿樣品是由碳酸鈉和少量氯化鈉組成的混合物，且樣品中碳酸鈉的質量分數是80%

．
乙方案
（1）稱取樣品質量為a g，測得樣品與足量稀硫酸完全反應生成二氧化碳的質量為b　g
（2）實驗結論：
①當a、b的質量關系滿足

a

b

=

53

22

（填寫含ab字母的表達式，下同）時，純堿樣品中含有碳酸鈉，樣品中碳酸鈉的質量分數是100%；
②當a、b的質量關系滿足

a

b

＞

53

22

時，純堿樣品中含有碳酸鈉，樣品中碳酸鈉的質量分數是

53b

22a

×100%

；
【實驗評價】
誤差分析：①甲方案中，白色沉淀的質量在過濾、干燥等操作過程中會有所損耗，造成計算結果與實際值相比偏小，
②乙方案中，有部分生成的二氧化碳氣體因溶解于水而沒有全部逸出，造成計算結果與實際值相比

偏小

（填寫“偏大”、“偏小”或“不變”）．
【交流反思】
（1）實驗過程中，需用玻璃棒不斷攪拌，該操作的目的是

可以使反應充分反應

；
（2）甲方按實驗操作中，對沉淀洗滌的目的是：

可以除去沉淀表面雜質，減少誤差

；
（3）乙方案中，需用一定質量的19.6%的稀硫酸．現有一瓶98%的濃硫酸（密度為1.84g/cm²），配制乙方案中實驗所用稀硫酸，至少需要濃硫酸的體積是

1.24b

mL（填寫含字母的表達式）．

Answer 1

分析：【小組討論】
甲方案：（3）計算過程：根據樣品與石灰水反應生成沉淀碳酸鈣的質量，求出碳酸鈉的質量，再計算樣品中碳酸鈉的質量分數；
（4）實驗結論：根據計算，分析判斷樣品的組成；
乙方案：根據樣品（質量為a g）與稀硫酸完全反應生成二氧化碳的質量（質量為b g），求出碳酸鈉的質量，再計算樣品中碳酸鈉的質量分數．
【實驗評價】②乙方案中，根據生成的二氧化碳氣體因溶解于水分析對計算的結果的影響；
【交流反思】
（1）根據玻璃棒的作用分析；
（2）通過洗滌，可以除去沉淀表面雜質，減少誤差；
（3）根據稀釋溶液時溶質的質量不變進行計算．

解答：解：【小組討論】甲方案：
設純堿樣品中含Na₂CO₃的質量為x
Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH
106              100
x               10.00g

106

100

=

x

10.00g

  x=10.60g
純堿樣品中Na₂CO₃的質量分數為：

10.6g

13.25g

×100%=80%
由此得出的結論是：純堿樣品是由碳酸鈉和少量氯化鈉組成的混合物，且樣品中碳酸鈉的質量分數是80%；
乙方案：由Na₂CO₃與硫酸的反應：
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
  106 　                                               44
可知：（1）當a、b的質量關系滿足

a

b

=

53

22

時，純堿樣品中只含有碳酸鈉，樣品中碳酸鈉的質量分數是100%．
（2）當a、b的質量關系滿足

a

b

＞

53

22

，純堿樣品是由碳酸鈉和少量氯化鈉組成的混合物，樣品中碳酸鈉的質量分數是

53b

22a

×100%．
【實驗評價】
②乙方案中，由于有部分生成的二氧化碳氣體因溶解于水而沒有全部逸出，再根據二氧化碳計算出的碳酸鈉質量偏小，從而計算出的碳酸鈉的質量分數也偏小；
【交流反思】
（1）實驗過程中，通過玻璃棒不斷攪拌，可以使反應充分反應；
（2）在甲方案實驗操作中，通過洗滌可以除去沉淀表面雜質，減少誤差；
（3）設生成bg二氧化碳需要硫酸的質量為y
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
        98             44
       y               bg

    

98

44

=

y

bg

     y=

98b

44

g
設配制

98b

44

g稀硫酸，至少需要濃硫酸的體積是為：

98b 44 g

1.84g/ml×98%

=1.24bmL
故答為：【實驗設計】甲方案：（4）純堿樣品是由碳酸鈉和少量氯化鈉組成的混合物，且樣品中碳酸鈉的質量分數是80%；乙方案：（2）①

a

b

=

53

22

，②

a

b

＞

53

22

，

53b

22a

×100%；【實驗評價】②偏小；
【交流反思】（1）可以使反應充分反應；（2）可以除去沉淀表面雜質，減少誤差；（3）1.24b．

點評：本題將計算和實驗有機地結合起來進行考查，通過認證審題，結合題干中已給出一系列的提示，根據提出的問題，發現有用的信息，充分發揮聯想，與已有的知識建立聯系，然后進行類比推導，從而達到解決問題的目的．