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课外化学兴趣小组的同学利用某化工厂的废碱液(主要成分为Na2CO3、还含有少量NaCl,其它杂质不计)和石灰乳(氢氧化钙的悬浊液)为原料制备烧碱,并对所得的烧碱粗产品的成分进行分析和测定.
【粗产品制备】
(1)将废碱液加热蒸发浓缩,形成较浓的溶液,冷却后与石灰乳混合,发生反应的化学方程式为
 

(2)将反应后的混合物过滤,得到的滤液进行蒸发结晶,制得NaOH粗产品.
【粗产品成分分析】
(1)取适量粗产品溶于水,加入Ba(NO32溶液出现白色浑浊,该反应的化学方程式为
 
,由此该粗产品中一定不含有
 
,理由是
 

(2)该小组同学通过对粗产品成分的实验分析,确定该粗产品中含有三种物质.
【含量测定】Na2CO3含量的测定:
(1)该兴趣小组的同学设计了下图所示的实验装置.取20.0g粗产品,进行实验.精英家教网
【说明】①碱石灰是CaO与NaOH的固体混合物.
②E装置中的饱和NaHCO3溶液是为了除去二氧化碳气体中的氯化氢.
(2)操作步骤:①连接好装置,检查气密性;
②打开弹簧夹C,在A处缓缓通入一段时间空气;
③称量G的质量;
④关闭弹簧夹C,慢慢滴加浓盐酸至过量,直至D中无气泡冒出;
⑤打开弹簧夹C,再次缓缓通入一段时间空气;
⑥再次称量G的质量,得前后两次质量差为0.48g.
(3)问题探究
①F中的试剂应为
 

②B装置的作用是
 

③在步骤②中,A处缓缓通入一段时间空气的目的是
 

④若没有H装置,则测定的Na2CO3的质量分数会
 
(填“偏大”、“偏小”、“不变”).
⑤该兴趣小组指导老师认为该方案有些不合理,指导同学们更换了其中的一种试剂并去掉了一个装置后实验得到了完善,并测得20.0g粗产品只能产生0.44g CO2.你认为更换后的试剂是
 
,原实验中实验值0.48g比正确值0.44g偏大的原因是(假设操作均正确)
 

(4)数据计算:根据正确值0.44g求得了粗产品中Na2CO3的质量分数.
分析:【粗产品制备】
(1)根据废碱液中的碳酸钠会与氢氧化钙反应进行分析;
【粗产品成分分析】(1)根据碳酸盐和氢氧化钙的性质来解答该题;
【含量测定】可以根据物质之间相互作用时的实验现象判断物质的组成,根据化学方程式进行相关方面的计算.
解答:解:【粗产品制备】
(1)氢氧化钙和碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠,故答案为:Na2CO3+Ca(OH)2═CaCO3↓+2NaOH,
【粗产品成分分析】
(1)碳酸钠能和硝酸钡反应生成沉淀,化学方程式为:Na2CO3+Ba(NO32═BaCO3↓+2NaNO3,因为氢氧化钙和碳酸钠能反应,所以一定没有氢氧化钙,.
由上可知一定有碳酸钠存在,而碳酸钠与氢氧化钙在溶液中不能共存.
【含量测定】Na2CO3含量的测定:
(3)①浓硫酸能吸收水蒸气;
②氢氧化钠溶液能吸收空气中的二氧化碳;
③向A装置中通入气体可以将装置中的气体排净,防止干扰实验现象及结论;
④H装置能防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入G装置,若没有H装置,则测定的二氧化碳值偏高,计算出的质量分数偏大;
⑤装置D中浓盐酸挥发出的氯化氢与装置E中NaHCO3反应产生二氧化碳,使二氧化碳的值偏大,为了使实验结果更准确防止干扰,可以把浓盐酸换成稀硫酸,
(4)设碳酸钠的质量为X
Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2
106                   44
X                    0.44克
106
X
44
0.44克

解得:X=1.06克
碳酸钠的质量分数为:(1.06克÷20.0克)×100%=5.3%.
答:碳酸钠的质量分数是5.3%.
故答案为:【粗产品的制备】(1)Na2CO3+Ca(OH)2═CaCO3↓+2NaOH;
【粗产品成分分析】(1)Ba(NO32+Na2CO3═BaCO3↓+2NaNO3;Ca(OH)2;由上可知一定有碳酸钠存在,而碳酸钠与氢氧化钙在溶液中不能共存;
【含量测定】(3)问题探究:
①浓硫酸;
②B除去空气中的二氧化碳;
③排出装置中空气;
④偏大;
⑤稀硫酸;  
浓盐酸有挥发性,产生二氧化碳中含HCl气体与碳酸氢钠溶液反应又生成了二氧化碳;
(4)5.3%
点评:本题主要考查了化学方程式的书写、根据化学方程式计算、判断物质的组成等方面的问题.
练习册系列答案
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精英家教网某校化学课外兴趣小组的同学在研究性学习课上展示了一套如下图所示实验装置(假设每步化学反应都完全,氧化铁样品中的杂质不参加反应).查阅资料:草酸在浓硫酸存在时加热发生如下反应:H2C2O4
浓硫酸
CO↑+CO2↑+H2O
通过讨论,同学们对这套装置有了多种认识.

(1)第一小组同学说:从实验安全和实验操作程序看,首先要检查装置的气密性,实验开始先加热
 
(填A或
D)处,实验结束时,应
 
(填先或后)停止加热;从环保的角度讲,在E装置后还应对尾气进行处理,其方法是:
 

(2)第二小组的同学说:用实验装置可以检验一氧化碳与氧化铁反应的产生,其中B装置的作用
 
;E装置的作用
 
;一氧化碳与氧化铁反应的化学方程式是
 

(3)第三小组的同学说:利用这套装置还可以测定氧化铁样品中氧化铁的质量分数.他们的测定方法是:称取氧化铁样品10.0g,完全反应并冷却后再称量剩余固体的总质量为7.6g.计算实验测得氧化铁样品中氧化铁的质量分数为
 

(4)第四小组同学说:利用这套装置还有其它测定样品中氧化铁的质量分数的方法:先称量氧化铁样品的质量,再分别称量E装置在反应前后的总质量,即可计算求得样品中氧化铁的质量分数.但按此方法实际测定结果却偏大,分析造成这种误差的原因可能是
 
(2005?镇江)某校化学课外兴趣小组的同学在研究性学习课上展示了一套如图所示的实验装置(假设每步化学反应都完全,氧化铁样品中的杂质不参加反应).

查阅资料:草酸在浓硫酸存在时加热发生如下反应:
H2C2O4
 浓硫酸 
.
 
CO↑+CO2↑+H2O
通过讨论,同学们对这套装置有了多种认识.
(1)第一小组同学说:从实验安全和实验操作程序看,首先要检查装置的气密性,实验开始先加热
A
A
(填A或D)处,实验结束时,应
(填先或后)停止D处的加热;从环保的角度讲,在E装置后还应对尾气进行处理,其方法是:
点燃或收集起来
点燃或收集起来

(2)第二小组的同学说:用该实验装置可以检验一氧化碳与氧化铁反应的产物,其中B装置的作用
除去A中生成的二氧化碳
除去A中生成的二氧化碳
;E装置的作用
检验并吸收D装置生成的二氧化碳
检验并吸收D装置生成的二氧化碳
;一氧化碳与氧化铁反应的化学方程式为
3CO+Fe2O3
 高温 
.
 
3CO2+2Fe
3CO+Fe2O3
 高温 
.
 
3CO2+2Fe

(3)第三小组的同学说:利用这套装置还可以测定氧化铁样品中氧化铁的质量分数.他们的测定方法是:称量氧化铁样品的质量10.0g,样品与玻璃管的总质量为60.0g,完全反应并冷却后再称量玻璃管与剩余固体的总质量为57.6g.计算实验测得氧化铁样品中氧化铁的质量分数为
80%
80%

(4)第四小组同学说:利用这套装置还有另外测定样品中氧化铁的质量分数的方法:先称量氧化铁样品的质量,再分别称量E装置在反应前后的总质量,即可计算求得样品中氧化铁的质量分数.但按此方法实际实验测定结果却偏大,分析造成偏大的原因可能是
B装置吸收CO2不充分;E吸收了装置里空气中的CO2或者外界CO2进入的干扰
B装置吸收CO2不充分;E吸收了装置里空气中的CO2或者外界CO2进入的干扰
某校化学课外兴趣小组的同学在研究性学习课展示了一套如图所示的实验装置(假设每步化学反应都完全,氧化铁样品中的杂质不反应).查阅资料:草酸在浓硫酸存在时加热发生如下反应:
H2C2O4
浓硫酸
.
.
加热
 CO↑+CO2↑+H2O,通过讨论,同学们对这套装置有了多种认识.
(1)第一小组同学说:从实验安全和实验操作程序看,首先要检查装置的气密性,实验开始先加热
A
A
(填A或D)处;实验结束时,应该
(填先或后)停止D处的加热;从环保的角度讲,此装置还存在的问题是:
没有对反应中剩余的一氧化碳进行处理
没有对反应中剩余的一氧化碳进行处理

(2)第二小组的同学说:用该实验装置可以检验一氧化碳与氧化铁反应的产物,其中B装置的作用是
吸收A中反应生成的二氧化碳
吸收A中反应生成的二氧化碳
;E装置的作用是
吸收D中反应生成的二氧化碳
吸收D中反应生成的二氧化碳
;一氧化碳与氧化铁反应的化学方程式为
3CO+Fe2O3
 高温 
.
 
3CO2+2Fe
3CO+Fe2O3
 高温 
.
 
3CO2+2Fe

(3)第三小组的同学说:利用这套装置还可以测定氧化铁样品的质量分数.他们的测定方法是:称取氧化铁的质量分数为10.0g,完全反并冷却后再称量剩余固体的总质量为7.6g.计算实验测得氧化铁样品中氧化铁的质量分数为
80%
80%

(4)第四小组同学说:利用这套装置还有其它测定样品中氧化铁的质量分数的方法:先称量氧化铁样品的质量,再分别称量E装置在反应前后的总质量,即可计算出样品中氧化铁的质量分数.但按此方法测定的结果却比实际的偏大,造成这种误差的原因可能是
B装置吸收CO2不充分;E吸收了装置里空气中的CO2或者外界CO2进入的干扰(给出一条合理答案即可)
B装置吸收CO2不充分;E吸收了装置里空气中的CO2或者外界CO2进入的干扰(给出一条合理答案即可)

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