Question

16．化工生产中需要对原料提纯，以利于提高产品质量，经测定某氯化钠样品中混有硫酸钠，为了除去杂质并制得纯净的氯化钠固体，在实验室研究中某学生设计方案如下：

回答下列问题．
（1）过滤操作中玻璃棒的作用是引流，蒸发结晶操作中待蒸发皿中出现较多固体停止加热．
（2）操作②能否用硝酸钡溶液？说明理由不能用硝酸钡溶液，会引入新的硝酸钠杂质无法除去；进行操作②后，如何判断硫酸钠已除尽，方法是取清液少许，滴加氯化钡溶液，看是否有沉淀生成；
（3）操作③的目的是使钡离子完全沉淀，③、④操作顺序能否交换，其理由是不能，得不到滤液；此设计方案是否严密，说明理由不严密，过量的碳酸钠没有除去．
（4）实验中学化学兴趣小组为测定某石灰石样品（杂质不溶于水，也不与酸反应）中碳酸钙的质量分数，进行如图所示的实验．

请根据以上信息计算：样品中碳酸钙的质量分数？

Answer 1

分析 （1）根据玻璃棒在过滤时起引流作用，蒸发操作中的注意事项进行分析；
（2）根据硝酸钡溶液和硫酸钠反应生成硫酸钡沉淀和硝酸钠，硝酸钠属于新的杂质进行解答；
根据氯化钡和硫酸溶液反应会生成硫酸钡沉淀和氯化钠进行解答；
（3）根据碳酸钠和氯化钡反应生成碳酸钡沉淀和氯化钠进行解答；
根据最后过量的碳酸钠没有除去进行解答；
（4）根据质量守恒定律，前后质量之差为生成的二氧化碳的质量，根据二氧化碳的质量可以计算出碳酸钙的质量．

解答 解：（1）过滤操作中玻璃棒的作用是引流，蒸发结晶操作中待蒸发皿中出现较多固体停止加热；
（2）硝酸钡溶液和硫酸钠反应生成硫酸钡沉淀和硝酸钠，硝酸钠属于新的杂质，所以不能用硝酸钡溶液；氯化钡和硫酸溶液反应会生成硫酸钡沉淀和氯化钠，所以判断硫酸钠已除尽，方法是向上清液中滴加氯化钡溶液，看是否有沉淀生成；
（3）碳酸钠和氯化钡反应生成碳酸钡沉淀和氯化钠，所以操作③的目的是使钡离子完全沉淀；若③、④操作顺序交换，即先过滤后加入碳酸钠溶液，过滤去硫酸钡沉淀后，加入的碳酸钠会和过量的氯化钡反应，再次产生悬浊液，若不过滤则得不到滤液，因此不能交换顺序；最后过量的碳酸钠没有除去，所以此设计方案不严密；
（4）根据质量守恒定律可知，生成CO₂的质量为：25g+100g+110.8g-227g=8.8g，
设该石灰石样品中CaCO₃的质量为x，
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                  44
x                    8.8g
$\frac{100}{x}$=$\frac{44}{8.8g}$
x=20g
样品中碳酸钙的质量分数为：$\frac{20}{25}$×100%=80%
答：样品中碳酸钙的质量分数为80%．
故答案为：（1）引流，蒸发皿中出现较多固体；
（2）不能用硝酸钡溶液，会引入新的硝酸钠杂质无法除去；取清液少许，滴加氯化钡溶液，看是否有沉淀生成；
（3）使钡离子完全沉淀；不能，得不到滤液；不严密，过量的碳酸钠没有除去；
（4）样品中碳酸钙的质量分数为80%．

点评 本题主要考查了物质的分离操作和除去杂质的方法，要根据物质的性质选择适当的方法或试剂进行解答，本题难度较大，培养学生对知识的应用和理解的能力．