Question

1．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：Na2CO3+CaCl2═CaCO3↓+2NaCl

（2）分析滴加的CaCl₂溶液要足量的原因：使碳酸钠完全反应．
（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%，这是因为碳酸钙上会附着氯化钙和氯化钠．
[方案二]样品与稀盐酸反应，测定Na₂CO₃的质量分数
利用如图所示实验装置（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中含有的二氧化碳，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，目的是使反应生成的二氧化碳全部被氢氧化钠溶液吸收．装置C（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，将会使测定结果偏大（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6g，放入20g水中使其完全溶解，再加入稀盐酸26.2g，恰好完全反应，反应后溶液的总质量为50g．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

分析 （1）碳酸钠和氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠；
（2）分析滴加的CaCl₂溶液要足量的原因是能使碳酸钠完全反应；
（3）如果不洗涤沉淀物，沉淀物上会附着杂质；
（4）装置中的空气中含有二氧化碳；
（5）反应生成的二氧化碳被吸收的越充分，计算结果越准确；
D装置中的碱石灰能够防止空气中的二氧化碳进入C中；
（6）碳酸钠和稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，根据反应的化学方程式和提供的数据可以进行相关方面的计算．

解答 解：（1）实验过程如下表所示：

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	反应的化学方程式为：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．
故填：使碳酸钠完全反应．
（3）如果不洗涤沉淀物会造成测定结果大于91%，这是因为碳酸钙上会附着氯化钙和氯化钠．
故填：碳酸钙上会附着氯化钙和氯化钠．
（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中含有的二氧化碳，再接上装置C和D．
故填：二氧化碳．
（5）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，目的是使反应生成的二氧化碳全部被氢氧化钠溶液吸收；
装置C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，空气中的二氧化碳会进入C中，将会使测定结果偏大．
故填：使反应生成的二氧化碳全部被氢氧化钠溶液吸收；C；偏大．
（6）①生成二氧化碳的质量为：6g+20g+26.2g-50g=2.2g，
答：生成了2.2g二氧化碳．
②设碳酸钠质量为x，
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑，
106                                        44
x                                           2.2g
$\frac{106}{x}$=$\frac{44}{2.2g}$，
x=5.3g，
样品中Na₂CO₃的质量分数为：$\frac{5.3g}{6g}$×100%=88.3%，
答：样品中Na₂CO₃的质量分数为88.3%．

点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．