Question

小亮同学想通过实验探究某企业采用的氨碱法制的纯碱样品的成分及含量．
提出问题1 该纯碱样品中含有哪些物质？
猜想与假设 通过分析，小亮做出如下假设：
（1）只含有Na₂CO₃；      （2）含有Na₂CO₃和NaHCO₃
查阅资料

	NaHCO3	Na2CO3
加入稀盐酸	产生气泡	产生气泡
加入饱和石灰水	溶液变浑浊	现象Ⅱ
加入CaCl2溶液	无明显现象	溶液变浑浊
加热溶液至沸腾，将气体通入澄清石灰水	澄清石灰水变浑浊	澄清石灰水无明显变化

（1）现象Ⅱ对应的化学方程式为

 

．
实验探究 为了确定纯碱样品的成分，小亮设计如下实验方案，请你一起完成小列实验报告．

实验步骤	实验现象
①取少量样品溶于水，加入过量的CaCl2溶液．	；	氯化钙溶液过量的目的是   ．
②将上述反应后的混合液过滤，取滤液   ．	；	证明猜想②成立．

提出问题2 如何测量该纯碱样品中各物质的含量？
（1）为测量该纯碱样品各成分的含量，小亮设计了图1装置，通过称量B装置的质量变化来确定样品中各成分的含量．该装置气密性良好，稀硫酸与样品、进入装置B的CO₂与NaOH均完全反应，操作无误，但多次实验发现，测定结果有偏差．造成偏差的原因有①

 

；
②

 

．
（2）小亮在老师的指导下重新设计了如图2的实验装置．该实验有以下操作步骤：

①检查装置气密性，将9.5g 干燥的样品放入锥形瓶中；
②称量盛有氢氧化钠浓溶液的B瓶质量；
③打开活塞b，从导管a处缓缓鼓入一定量的空气，关闭活塞b；
④向锥形瓶中逐滴加入稀硫酸至不再产生气泡
⑤再次称量盛有氢氧化钠浓溶液的B瓶质量；
⑥打开活塞b，从导管a处缓缓鼓入一定量的空气，关闭活塞b；
⑦根据B瓶增加的质量，计算样品中各成分的含量．
该实验的正确步骤是

 

．
计算  实验完毕后测得B装置增重4.4g，则样品中各成分的质量分别为多少？（写出计算过程）

Answer 1

考点：实验探究物质的组成成分以及含量,气体的净化（除杂）,盐的化学性质,根据化学反应方程式的计算

专题：科学探究

分析：查阅资料：（1）根据碳酸钠与氢氧化钙的反应写出反应的方程式；
实验探究：碳酸钠可以和氯化钙溶液反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠，碳酸氢钠和盐酸反应生成二氧化碳气体，可以据此完成实验现象；碳酸钠也可以和稀盐酸反应生成气体，为了防止碳酸钠干扰实验现象，所以应该加入过量的氯化钙将碳酸钠全部除去，可以据此解答该题．
提出问题2．（1）空气中的二氧化碳能与氢氧化钠反应，而反应后生成的二氧化碳不能全部被吸收，可以据此分析并完成解答；
（2）为了防止反应前A中的空气中含有的二氧化碳干扰实验结论并将反应中生成的二氧化碳全部吸收，实验开始前应该先将气体鼓出，实验结束后应该将生成的二氧化碳气体鼓出并吸收可以据此结合题给的步骤完成解答．
计算：根据碳酸钠、碳酸氢钠与硫酸反应的方程式进行计算．

解答：解：查阅资料：（1）碳酸钠可以和氢氧化钙溶液反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，该反应的化学方程式为：Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH；
实验探究：碳酸钠可以和氯化钙溶液反应生成白色的碳酸钙沉淀和氯化钠，碳酸氢钠和盐酸反应生成二氧化碳气体，碳酸钠也可以和稀盐酸反应生成气体，为了防止碳酸钠干扰实验现象，所以应该加入过量的氯化钙将碳酸钠全部除去．所以，完成实验报告如下：

实验步骤	实验现象
①取少量样品溶于水，加入过量的CaCl2溶液．	有白色沉淀产生；	氯化钙溶液过量的目的是 除尽样品中的碳酸钠．
②将上述反应后的混合液过滤，取滤液滴加稀盐酸．	有气泡冒出；	证明猜想②成立．

提出问题2．
（1）为测量该纯碱样品各成分的含量，小亮根据图1装置，操作无误，但多次实验发现，测定结果有偏差．造成偏差的原因有：①空气中的二氧化碳进入装置B被氢氧化钠吸收；②装置A中残留的二氧化碳未被装置B中的氢氧化钠吸收；都会使测量结果不准确；
（2）为了防止反应前A中的空气中含有的二氧化碳干扰实验结论并将反应中生成的二氧化碳全部吸收，实验开始前应该先将气体鼓出，实验结束后应该将生成的二氧化碳气体鼓出并吸收．所以正确的实验步骤为：①③②④⑥⑤⑦．
计算：设碳酸钠的质量为x，则含有的碳酸氢钠的质量为9.5g-x
Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106                     44
x                      

44x

106

2NaHCO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+2H₂O+2CO₂↑
168                        88
9.5g-x                

88(9.5g-x)

168

44x

106

+

88(9.5g-x)

168

=4.4g
解得：x=5.3g，
碳酸氢钠的质量为：9.5g-5.3g=4.2g．
故答为：【查阅资料】（1）Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH．              
【实验探究】①有白色沉淀产生，除尽样品中的碳酸钠．②滴加稀盐酸，有气泡冒出；
【提出问题2】（1）①空气中的二氧化碳进入装置B被氢氧化钠吸收；②装置A中残留的二氧化碳未被装置B中的氢氧化钠吸收；（2）①③②④⑥⑤⑦；
【计算】样品中碳酸钠的质量是5.3g；碳酸氢钠的质量是4.2g．

点评：解答这类题目时，首先，赏析问题情景，找到实验探究的反应原理；再根据实验的反应原理，分析推断出该物质的组成成分，然后得出所要探究的物质中该成分的组成．