Question

7．我國化學家侯德榜根據NaHCO₃溶解度比NaCl、Na₂CO₃、NH₄HCO₃、NH₄Cl都小的性質，運用CO₂+NH₃+H₂O+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl；2NaHCO₃$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O
的反應原理制備純堿．“侯氏制堿法”制得的純堿（Na₂CO₃）中常含有少量氯化鈉．某化學興趣小組的同學擬測定某純堿樣品中Na₂CO₃的質量分數．

【方案一】沉淀分析法（如圖1所示）則：
（1）“操作Ⅰ”的名稱是過濾；
（2）溶液M中含有的陽離子有鈉離子和鈣離子；
（3）確定加入的CaCl₂溶液是否過量的方法是B；
A．靜置混合物，向上層清液中再滴加CaCl₂溶液，如果無沉淀，則過量
B．向溶液M中滴加Na₂CO₃溶液，如果無沉淀，則過量
（4）若沉淀A沒有洗滌烘干，導致Na₂CO₃的質量分數偏大（填“偏大”、“偏小”或“不變”）．判斷沉淀A洗凈的方法是：取最后一次洗滌所得濾液，滴加AgNO₃溶液，若無（填“有”或“無”）白色沉淀，則洗滌干凈；
（5）若實驗時測得樣品m的質量為11g，沉淀n的質量為10g，則樣品中Na₂CO₃的質量分數為83.3%（ 保留到0.1% ）．
【方案二】氣體分析法（如圖2所示）
（1）A裝置中反應的化學方程式為Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑；
（2）B裝置的作用是除去水蒸氣；C裝置中反應的化學方程式為CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O；
（3）通過稱量C裝置在反應前后的質量，即可求得產生的CO₂質量，從而求得Na₂CO₃．
（4）理論上【方法二】比【方案一】會產生較大的誤差，原因是裝置內的殘留二氧化碳沒有被吸收，空氣中的二氧化碳和水蒸氣也會進入C裝置．

Answer 1

分析 【方案一】（1）根據操作中I加入過量氯化鈣的目的是把碳酸鈉充分反應，然后經過過濾操作把固體和液體分離進行分析；
（2）根據樣品中的氯化鈉和氯化鈣不反應，由于氯化鈣過量，因此碳酸鈉完全反應，且生成了氯化鈉，所以溶液M中含有的陽離子有鈉離子和鈣離子進行分析；
（3）根據若CaCl₂不過量，則會有Na₂CO₃剩余，再加入CaCl₂后若生成沉淀則說明不過量，如果無沉淀，則過量進行分析；
（4）根據若沉淀A沒有洗滌烘干，會導致計算出的碳酸鈉質量偏大；若沉淀A洗凈不干凈，則所得濾液中含有銀離子，可通過滴加AgNO₃溶液觀察是否有沉淀的方法判斷進行分析；
（5）根據碳酸鈉和氯化鈣反應的化學方程式，結合生成的碳酸鈣的質量列比例方程計算即可；
【方案二】（1）根據碳酸鈉和稀硫酸反應生成硫酸鈉、水和二氧化碳進行分析；
（2）根據濃硫酸的吸水性和化學方程式的書寫方法進行分析；
（3）根據稱量C裝置在反應前后的質量，即可求得產生二氧化碳的質量進行分析；
（4）根據【方法二】中裝置內的殘留二氧化碳沒有被吸收，空氣中的二氧化碳和水蒸氣也會進入C裝置進行分析．

解答 解：方案一：（1）通過操作I得到了固體和液體，所以操作Ⅰ的名稱是過濾；
（2）樣品中的氯化鈉和氯化鈣不反應，由于氯化鈣過量，因此碳酸鈉完全反應，且生成了氯化鈉，所以溶液M中含有的陽離子有鈉離子和鈣離子；
（3）若氯化鈣有剩余，加入碳酸鈉溶液會生成碳酸鈣白色沉淀，若氯化鈣沒有剩余，加入碳酸鈉溶液無明顯變化，故選：B；
（4）若沉淀A沒有洗滌烘干，會導致計算出的碳酸鈉質量偏大，碳酸鈉的質量分數就偏大；判斷沉淀A洗凈的方法是：取最后一次洗滌所得濾液，滴加AgNO₃溶液，若無白色沉淀，則洗滌干凈；
（5）設樣品中碳酸鈉的質量為x，則
Na₂CO₃+CaCl₂=2NaCl+CaCO₃↓
106                               100
 x                                  10g
$\frac{106}{x}$=$\frac{100}{10g}$
x=10.6g
樣品中Na₂CO₃質量分數為：$\frac{10.6g}{12g}$×100%≈88.3%； 
方案二：（1）碳酸鈉和稀硫酸反應生成硫酸鈉、水和二氧化碳，化學方程式為：Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑；
（2）濃硫酸具有吸水性，因此B裝置的作用是除去水蒸氣；二氧化碳和氫氧化鈉反應生成碳酸鈉和水，化學方程式為：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O；
（3）C裝置在反應前后的質量差，即是產生二氧化碳的質量；
（4）【方法二】中裝置內的殘留二氧化碳沒有被吸收，空氣中的二氧化碳和水蒸氣也會進入C裝置．
故答案為：方案一：（1）過濾；
（2）鈉離子和鈣離子；
（3）B；
（4）偏大，無；
（5）88.3%； 
方案二：（1）Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑；
（2）除去水蒸氣，CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O；
（3）C；
（4）裝置內的殘留二氧化碳沒有被吸收，空氣中的二氧化碳和水蒸氣也會進入C裝置．

點評 本題難度太大，考查了多方面的化學知識，要想做對此題必須知識全面，再加上足夠的細心和耐心才行．