Question

3．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     …①
NH₄HCO₃+NaCl（饱和）=NaHCO₃↓+NH₄Cl   …②
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，其原因是结晶析出的碳酸氢钠晶体表面沾有从溶液中带出的少量氯化钠．
（2）现有甲、乙两组的学生，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，利用上图所示装置，测出反应后装置C中碱石灰的增重为3.3g．
乙组：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	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	79.5%	失败	加入的稀硫酸没有完全将碳酸钠反应掉，且没有冷却至室温，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，造成测量结果偏小
乙组	99.6%	成功

Answer 1

分析 （1）根据碳酸氢钠的生产过程来分析；
（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．

解答 解：（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，碳酸氢钠分解为了碳酸钠，而氯化钠不分解，故填：结晶析出的碳酸氢钠晶体表面沾有从溶液中带出的少量氯化钠；   
（2）设甲族生成3.3g二氧化碳需要碳酸钠的质量为x
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106                    44
x                      3.3g
$\frac{106}{44}=\frac{x}{3.3g}$
x=7.95g
样品中碳酸钠的质量分数为$\frac{7.95g}{10.00g}×100%$=79.5%
此实验中加入的稀硫酸没有完全将碳酸钠反应掉，且没有冷却至室温，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；
故填：79.5%；加入的稀硫酸没有完全将碳酸钠反应掉，且没有冷却至室温，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，造成测量结果偏小；
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+H₂O+CO₂↑
106         117
y          10.99g
$\frac{106}{117}=\frac{y}{10.99g}$
y≈9.96g
则碳酸钠样品中，碳酸钠的质量分数为$\frac{9.96g}{10.00g}×100%$=99.6%
故填：99.6%．

点评 本题充分考查利用课本知识解决新问题能力，能加深学生对课本知识的理解，训练学生的思维能力、分析解决问题的能力，难度稍大．