题目内容
【题目】某研究性学习小组设计了测定纯碱（Na2CO3）样品（只含NaCl杂质）中Na2CO3质量分数的实验方案．请回答下列问题：
小资料：碱石灰的主要成分是氢氧化钠和氧化钙的混合物
（1）气体法。
（原理思路）利用Na2CO3与稀硫酸反应产生CO2，通过测量丙装置实验前后的质量得出CO2质量，从而计算碳酸钠的质量分数。（不考虑原装置内空气的影响）
（实验分析）小科同学根据以上思路，设计了如图1的实验装置。
①实验装置乙中盛放的试剂为______________，
其作用是___________________________________；
装置丁中碱石灰的作用是________。（填字母）
A．吸收Na2CO3与稀硫酸反应产生CO2
B．防止外界空气中二氧化碳进入丙中
C．干燥二氧化碳
②实验中如果滴加稀硫酸的速度过快，会导致测得样品中碳酸钠的
质量分数______（填写“偏高”“偏低”或“不变”）．
③小明同学认为小科的方案存在问题，即使操作规范下也会造成结果偏低，你
认为他的理由是_______________________________，应该将装置甲中双孔橡
胶塞换成三孔橡胶塞，并增加图2装置，实验结束后缓缓通入一段时间空气，
目的是___________________，其中NaOH溶液的作用是_________________。
（2）沉淀法．
（实验原理）利用碳酸根离子与钙离子结合生成沉淀，通过沉淀的质量而得出碳酸钠的质量分数。
（实验步骤）①用托盘天平称取样品11．0g放入烧杯中，加水使其完全溶解；
②加入过量的CaCl2溶液充分反应。证明CaCl2过量（即Na2CO3已完全反应）的方法是: 静置，向上层清液中滴加___________溶液，如果没有白色沉淀生成，证明CaCl2过量；
③过滤、操作X、干燥、称量沉淀的质量为10．0g，操作X的名称是_______，如果缺少此操作会造成碳酸钠质量分数__________（填写“偏高”“偏低”或“不变”）。
④通过以上提供的数据计算出样品中碳酸钠的质量分数为________。（写出计算过程，结果保留至0．1%，共3分）
【答案】浓硫酸（或浓H2SO4） 吸收水蒸气（或干燥CO2） B 偏低 有CO2残留在烧瓶内 将残留的CO2全部鼓入到并装置中，使其完全被氢氧化钠溶液吸收 吸收空气中的CO2 CaCl2 洗涤 偏高 96．4%
【解析】
（1）
①因为是通过测量丙装置实验前后的质量得出CO2质量，所以二氧化碳的质量必须非常准确，所以得保证进入到装置丙中是纯净的二氧化碳，所以①实验装置乙中盛放的试剂为：浓硫酸（或浓H2SO4），作用是：吸收水蒸气（或干燥CO2）；装置丁中碱石灰的作用是：防止外界空气中二氧化碳进入丙中，故选B；
②实验中如果滴加稀硫酸的速度过快，产生的二氧化碳来不及反应，就排出了装置丙外，使得二氧化碳的质量偏小，自然会导致测得样品中碳酸钠的质量分数偏低；
③小明同学认为小科的方案存在问题，即使操作规范下也会造成结果偏低，他的理由是：有CO2残留在烧瓶内，应该将装置甲中双孔橡胶塞换成三孔橡胶塞，并增加图2装置，实验结束后缓缓通入一段时间空气，目的是：将残留的CO2全部鼓入到并装置中，使其完全被氢氧化钠溶液吸收，其中NaOH溶液的作用是：吸收空气中的CO2，防止使二氧化碳的质量偏大；
（2）
②加入过量的CaCl2溶液充分反应。证明CaCl2过量（即Na2CO3已完全反应）的方法是: 静置，向上层清液中滴加Na2CO3溶液，如果没有白色沉淀生成，证明CaCl2过量；
③过滤、操作X、干燥、称量沉淀的质量为10．0g，操作X的名称是洗涤，防止沉淀上粘有NaCl，如果缺少此操作会造成碳酸钠质量偏大，质量分数偏高；
④发生反应的方程式为：CaCl2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaCl，沉淀的质量为10．0g，即碳酸钙的质量，根据方程式中Na2CO3与碳酸钙的质量关系，即可求出Na2CO3的质量，进一步算出样品中碳酸钠的质量分数
解：设样品中碳酸钠的质量为x，
x=10．6g
所以碳酸钠的质量分数：
×100%≈96．4%。
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