题目内容

【题目】工业制纯碱,是向饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳,获得碳酸氢钠晶体,它的反应原理可用下列化学方程式表示:

NH3+CO2+H2O=NH4HCO3

NH4HCO3+NaCl(饱和)=NaHCO3+NH4Cl

将所得碳酸氢钠晶体加热分解后即可得到纯碱。请回答:

1)工业所制纯碱中常含有少量的氯化钠杂质,其原因___________________________

2)现有甲、乙、丙三个小组的学生,欲测定某工业纯碱样品中Na2CO3的质量分数,分别设计并完成实验如下。

甲组:取10.00g样品,利用下图所示装置,测出反应后装置C中碱石灰的增重为3.52g

乙组:取10.00g样品,配成1000mL溶液,用碱式滴定管量取25.00mL放入锥形瓶中,加入甲基橙作指示剂,用0.150mol·L1的标准盐酸溶液滴定至终点(有关反应为Na2CO3+2HCl=2CaCl2+H2O+CO2↑)。完成三次实验后,消耗盐酸体积的平均值为30.00mL

丙组:取10.00g样品,向其中加入过量的盐酸,直至样品中无气泡冒出,加热蒸发所得物并在干燥器中冷却至室温后称量。反复加热、冷却、称量,直至所称量的固体质量几乎不变为止,此时所得固体的质量为10.99g

请分析、计算后填表:

分析与

计算

分组

计算样品中碳酸钠

的质量分数

对实验结果

的评价

实验失败的主要原因

及对结果的影响

甲组

_______________

失败

____________

乙组

____________

成功

丙组

______________

成功

【答案】在饱和氯化钠溶液中通入氨气和二氧化碳,反应了部分的水,从而有部分氯化钠晶体析出 84.8% 反应生成的CO2部分残留在瓶A中,没有被完全吸收,结果偏小 95.4% 99.6%

【解析】

(1)根据碳酸氢钠的生产过程来分析解答;

(2)根据碳酸钠与稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳这一方程式反应前后质量变化来分析计算。

(1)因为NH4HCO3+NaCl(饱和)=NaHCO3↓+NH4Cl,所以生成的碳酸氢钠表面会沾有部分氯化钠,在加热碳酸氢钠的过程中,碳酸氢钠分解生成碳酸钠,而氯化钠不分解,故答案为:在饱和氯化钠溶液中通入氨气和二氧化碳,有部分水发生了反应,从而有部分氯化钠晶体析出;

(2)甲组:设甲组生成3.52g二氧化碳需要碳酸钠的质量为x

Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+CO2↑+H2O

106 44

x 3.52g

,解得:x=8.48g,样品中碳酸钠的质量分数为×100%=84.8%

此实验中部分二氧化碳存在于装置内,没有被C装置内的碱石灰所吸收,因此实验失败,故答案为:84.8%;部分二氧化碳存在于装置内,没有被C装置内的碱石灰完全吸收,造成测量结果偏小;

乙组:取10.00g样品,配成1000mL溶液,用碱式滴定管量取25.00mL放入锥形瓶中,加入甲基橙作指示剂,用0.150mol·L1的标准盐酸溶液滴定至终点(有关反应为Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑)。完成三次实验后,消耗盐酸体积的平均值为30.00mL。样品中碳酸钠的物质的量=0.150mol·L1×0.03L××=0.09mol,样品中碳酸钠的质量分数为×100%=95.4%,故答案为:95.4%

丙组:取10.00g样品,向其中加入过量的盐酸,直至样品中无气泡冒出,加热蒸发所得物并在干燥器中冷却至室温后称量。反复加热、冷却、称量,直至所称量的固体质量几乎不变为止,此时所得固体的质量为10.99g.设碳酸钠的质量为y

Na2CO3+2HCl=2NaCl+CO2↑+H2O

106 117

y 10.99g

,解得:y≈9.96g则碳酸钠样品中,碳酸钠的质量分数为×100%=99.6%,故答案为:99.6%

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