Question

我国著名的闽籍制碱专家侯德榜，在纯碱制造方面做出了重大贡献。用“侯氏制碱法”制得的纯碱中常含有氯化钠等杂质，化学兴趣小组欲对某品牌纯碱样品中碳酸钠的质量分数进行实验探究，在老师的指导下，他们设计了下列两种实验方案进行试验。
资料摘要：碱石灰常用于吸收水蒸气和二氧化碳。
[方案一]样品与氯化钙溶液反应,测定Na₂CO₃的质量分数
（1）样品与氯化钙溶液的反应实验（杂质不与氯化钙溶液反应）：

实验操作	实验现象	实验结论
取一定量纯碱样品配成溶液后，滴加足量的CaCl2溶液。	产生白色沉淀	反应的化学方程式：

 
（2）分析滴加的CaCl₂溶液要足量的原因：                      。
（3）将反应后的混合物进行过滤，把获得的沉淀物进行洗涤、干燥、称量。利用沉淀物质量计算Na₂CO₃的质量分数为91%。如果不洗涤沉淀物会造成测定结果大于91%，这是因为         。
[方案二] 样品与稀盐酸反应,测定Na₂CO₃的质量分数利用下图所示实验装置（铁架台略去）和试剂，通过测定样品和稀盐酸反应产生的CO₂气体的质量，计算Na₂CO₃的质量分数（装置气密性良好，忽略盐酸的挥发性且每步反应或作用都是完全的）。

（4）打开止水夹K，先对装置A和B（已连接）通入已除去CO₂的空气一会儿，以排尽装置A和B中含有的    ，再接上装置C和D。
（5）关闭止水夹K，加入足量的稀盐酸（杂质不与盐酸反应）。待装置A中的反应结束后，再一次打开止水夹K，继续往装置通入已除去CO₂的空气一会儿，目的是                   。装置   （填标号）在反应前后的质量差就是产生CO₂的质量，由此计算出该样品中Na₂CO₃的质量分数。若没有装置D，将会使测定结果   （选填“偏大”或“偏小”）。
（6）某纯碱样品中含有杂质NaCl，为测定该样品中Na₂CO₃的质量分数，称取纯碱样品6 g，放入20 g水中使其完全溶解，再加入稀盐酸26.2 g，恰好完全反应，反应后溶液的总质量为50 g。试计算：①生成二氧化碳的质量；②样品中Na₂CO₃的质量分数。（写出计算过程，结果保留一位小数）

Answer 1

（1）Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl；
（2）使碳酸钠完全反应；
（3）附着可溶性物质（或杂质）使沉淀物质量增加；
（4）二氧化碳；
（5）使生成的二氧化碳全部被C装置中的氢氧化钠吸收；C；偏大；
（6）2.2g；88.3% .

解析试题分析：（1）碳酸钠溶液和氯化钙溶液反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠，反应的化学方程式：Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl；
（2）滴加的CaCl₂溶液要足量的原因是：使碳酸钠完全反应；
（3）不洗涤碳酸钙表面可能会附着一层可溶性物质使沉淀物质量增加，由化学方程式计算出的碳酸钠的质量增大从而导致样品中Na₂CO₃的质量分数偏大；
（4）空气中含有二氧化碳，所以打开止水夹K，先对装置A和B（已连接）通入已除去CO₂的空气一会儿，以排尽装置A和B中含有的二氧化碳，再接上装置C和D；
（5）装置中反应前是空气，而反应后是生成的二氧化碳，继续往装置通入已除去CO₂的空气一会儿，使生成的二氧化碳全部被C装置中的氢氧化钠吸收，以减少误差；由质量守恒定律可知装置C中反应前后的质量差就是产生CO₂的质量，装置D的作用是防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入装置C，所以若没有装置D，将会使测定结果偏大；
（6）①根据质量守恒定律计算生成CO₂的质量：6g+20g+26.2g-50 g=2.2 g
②根据反应方程式和生成CO₂的质量，计算纯碱样品中Na₂CO₃的质量，进而求出该纯碱样品中Na₂CO₃的质量分数：样品中碳酸钠的质量为x
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+CO₂↑+H₂O
106                44
x                 2.2g 
＝
解得x=5.3g
则该纯碱样品中碳酸钠的质量分数为×100%≈88.3%；
答：①生成二氧化碳的质量2.2g；②该纯碱样品中Na₂CO₃质量分数为88.3%．
考点：实验探究物质的组成成分以及含量；常见气体的检验与除杂方法；盐的化学性质；质量守恒定律及其应用；书写化学方程式、文字表达式、电离方程式；根据化学反应方程式的计算