Question

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，不考虑原装置内空气的影响，即使操作规范，但由于生成的CO2在装置中残留，也会造成测得结果 （填写“偏高”、“偏低”或“不变”），应该将装置甲中双孔橡胶塞换成三孔橡胶塞，并增加下图装置，实验结束后缓缓通入一段时间空气，目的是 ，其中图中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（即让样品中Na2CO3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、洗涤、干燥、称量沉淀的质量为10.0g，由于沉淀表面粘附滤液，不经洗涤就烘干，称量沉淀的质量将会 （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。（写出计算过程，结果保留至0.1%，共3分，只写出化学方程式给1分）

Answer 1

（1）①浓硫酸（或浓H2SO4） 吸收水蒸气（或干燥CO2） B ②偏低 ③偏低， 将残留的CO2全部鼓入到丙装置中，使其完全被氢氧化钠溶液吸收 ， 吸收通入的空气中的CO2

（2）②CaCl2 ③ 偏高 ④96.4%

【解析】

试题分析：（1）①由于碳酸钠与稀硫酸反应生成的二氧化碳中可能含有水蒸汽，可能会影响气体的体积，故要对二氧化碳进行干燥，即乙装置中的是浓硫酸；而空气中含有二氧化碳，故要用碱石灰吸收空气中的二氧化碳，防止氢氧化钠与空气中二氧化碳发生反应；

②实验中滴加稀硫酸的速度过快，产生的气流过急，二氧化碳不能完全被氢氧化钠溶液吸收，导致测得样品中碳酸钠的质量分数偏低；

③生成的CO2在装置中残留，会导致二氧化碳不能被氢氧化钠全部吸收，故会组成测得结果偏低；实验结束后缓缓通入一段时间空气，目的是将残留的CO2全部鼓入到丙装置中，使其完全被氢氧化钠溶液吸收，其中图中NaOH溶液的作用是吸收通入的空气中的CO2，防止空气中的二氧化碳进入导致结果偏大；

（2）②氯化钙过量，即把溶液中的碳酸钠完全反应掉了，可向清液中继续滴加氯化钙，看是否产生沉淀，若没有表示氯化钙过量，碳酸钠完全反应；

③沉淀表面粘附滤液，即还含有氯化钙，不经洗涤就烘干，称量沉淀的质量将会偏大；

④利用化学方程式，根据碳酸钠与碳酸钙反应的质量比即可计算出样品中碳酸钠的质量。

设样品中碳酸钠的质量为x

Na2CO3+CaCl2CaCO3↓+2Na Cl

106 100

x 10.0g

=

x=10.6g

则碳酸钠的质量分数：×100%≈96.4%

答：略

考点：物质的检验，实验探究，利用化学方程式的计算