Question

9．測定放置已久的小蘇打樣品中純堿的質量分數．
（1）方案一：稱取一定質量的樣品，置于坩堝中加熱至恒重后，冷卻，稱量剩余固體質量，計算．實驗中加熱至恒重的目的是保證NaHCO₃全部分解．
（2）方案二：按如圖裝置進行實驗．并回答以下問題：

①分液漏斗中應該裝稀硫酸（填“鹽酸”或“稀硫酸鹽”），D裝置的作用是吸收空氣中的水蒸氣、二氧化碳，防止進入C被吸收．
②實驗中除稱量樣品質量外，還需稱C裝置反應前后質量的變化（用裝置的字母代號）；
③根據此實驗得到的數據，測定結果有較大誤差，因為實驗裝置還存在一個明顯缺陷，該缺陷是裝置A、B中容器內含有二氧化碳，不能被C中堿石灰完全吸收，導致測定結果有較大誤差．
（3）方案三：稱取一定量樣品，置于小燒杯中，加適量水溶解，向小燒杯中加入足量氯化鋇溶液，過濾洗滌，干燥沉淀，稱量固體質量，計算：
①實驗中判斷沉淀已完全的方法是在反應后小燒杯的上層清液中，再滴加BaCl₂溶液少許，如無白色沉淀出現，說明沉淀完全．
②若加入試劑改為氫氧化鋇，已知稱得樣品9.5g，干燥的沉淀質量為19.7g，則樣品中碳酸鈉的質量分數為56%．

Answer 1

分析 （1）該方案原理為在加熱的條件下Na₂CO₃能夠穩定存在，而NaHCO₃較易發生如下的分解反應2NaHCO₃=Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，從而可根據其反應產生的CO₂和水蒸汽H₂O的量或殘留的固體的量推算出小蘇打樣品中純堿的質量分數，該方案根據加熱后殘渣的質量來求解，自然要加熱至恒重，以保證NaHCO₃全部分解．
（2）該方案原理為一定量混合樣品與足量的稀硫酸分別發生如下反應Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+CO₂↑+H₂O，
2 NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO4+2CO₂↑+2H₂O↑，根據所產生的CO₂的質量，可以分別求得樣品中Na₂CO₃和NaHCO₃的質量從而得出純堿的質量分數．該方案關鍵是要獲得產生的CO₂的質量，自然在實驗前要檢查裝置的氣密性，要將裝置中的CO₂全部被堿石灰所吸收，要稱量堿石灰在吸收CO₂前后的質量．
①鹽酸具有揮發性，會影響實驗結果．D干燥管中的堿石灰吸收空氣中的水蒸氣、二氧化碳，防止進入C．
②實驗根據C裝置前后質量變化判斷生成二氧化碳的質量．
③裝置中容器內含有二氧化碳，不能被C中堿石灰完全吸收，導致測定結果有較大誤差．
（3）該方案原理為在樣品中加入BaCl₂溶液，其中Na₂CO₃可與BaCl₂發生反應Na₂CO₃+BaCl₂=BaCO₃↓+2NaCl，而NaHCO₃與BaCl₂則不反應．從而根擗產生的沉淀量，得出純堿的質量分數，方案關鍵是測定BaCO₃沉淀的質量，自然要保證沉淀完全，要正確過濾好．
①試驗中判斷沉淀是否完全的方法是：取少量濾液，再滴加BaCl₂溶液少許，如無白色沉淀出現，說明沉淀完全．
②在一定量樣品中加入足量Ba（OH）₂溶液，此時分別發生如下反應Na₂CO₃+Ba（OH）₂=BaCO₃↓+2NaOH，NaHCO₃+Ba（OH）₂=BaCO₃↓+NaOH+H₂O，均產生BaCO₃沉淀，根據樣品的總量和生成BaCO₃沉淀的量，就可得出純堿的質量分數．

解答 解：（1）該方案根據加熱后殘渣的質量來求解，要加熱至恒重，以保證NaHCO₃全部分解．
故答案為：保證NaHCO₃全部分解．
（2）①鹽酸具有揮發性，會影響實驗結果，所以選擇稀硫酸；D干燥管中的堿石灰吸收空氣中的水蒸氣、二氧化碳，防止進入C被吸收，減少誤差．
故答案為：稀硫酸；吸收空氣中的水蒸氣、二氧化碳，防止進入C被吸收．
②根據所產生的CO₂的質量及樣品質量，分別求得樣品中Na₂CO₃和NaHCO₃的質量從而得出純堿的質量分數，所以需稱量C裝置前后質量變化判斷生成二氧化碳的質量．
故答案為：C．
③裝置A、B中容器內含有二氧化碳，不能被C中堿石灰完全吸收，導致測定結果有較大誤差．
故答案為：裝置A、B中容器內含有二氧化碳，不能被C中堿石灰完全吸收，導致測定結果有較大誤差．
（3）①試驗中判斷沉淀是否完全的方法是：取少量濾液，再滴加BaCl₂溶液少許，如無白色沉淀出現，說明沉淀完全．
故答案為：取少量濾液，再滴加BaCl₂溶液少許，如無白色沉淀出現，說明沉淀完全．
②發生反應Na₂CO₃+Ba（OH）₂=BaCO₃↓+2NaOH，NaHCO₃+Ba（OH）₂=BaCO₃↓+NaOH+H₂O．
樣品9.5g，干燥的沉淀碳酸鋇質量為19.7g，物質的量為$\frac{19.7g}{197g/mol}$=0.1mol，令樣品中碳酸鈉的物質的量為xmol、碳酸氫鈉的物質的量為ymol，
則106x+84y=9.5，
x+y=0.1，
解得x=0.05，y=0.05，
所以碳酸鈉的質量為106g/mol×0.05mol=5.3g，
所以碳酸鈉質量分數為$\frac{5.3g}{9.5g}$×100%=56%．
故答案為：56%．

點評 本題以實驗探究“測定放置已久的小蘇打樣品中純堿的質量分數”為載體，考查學生對于實驗原理與裝置理解評價、實驗基本操作、化學計算等，難度中等，題目涉及到的小蘇打和純堿的化學知識是多方面的，構成了一道多角度的探究題．