Question

纯碱是一种非常重要的化工原料，工业生产纯碱的工艺流程示意图如图：
某兴趣小组的同学围绕着该纯碱样品进行了研究．
【查阅资料】
（1）NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=2NaHCO₃↓+NH₄Cl
（2）2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑      （3）二氧化碳气体难溶于饱和碳酸氢钠溶液
【研究课题1】纯碱样品中含有的固体杂质的成分．
经过分析和推测，小组同学认为纯碱样品中可能混有NaHCO₃和NaCl．
【实验设计】

实验步骤	实验现象	实验结论
①如图装置，把少量样品放入a试管中加热	②b试管澄清石灰水 没变浑浊	③纯碱样品中   （填“有”或者“没有”）NaHCO3
④取样品少量，溶解，加足量稀硝酸，再滴加硝酸银溶液	⑤	⑥纯碱样品中有NaCl

【研究课题2】纯碱样品中碳酸钠的质量分数是多少呢？
实验方案Ⅰ：将10g纯碱样品加水溶解，再加入

 

（填“足量”或“少量”）氯化钙溶液充分反应，过滤，将过滤得到的固体洗涤、干燥、称量，得到固体8g．下列洗涤沉淀的方法正确的是

 

a．将滤纸上的沉淀转移至烧杯中，加水，用玻璃棒充分搅拌，过滤．重复此操作2-3遍．
b．直接在过滤器中加水淋洗，并用玻璃棒不断搅拌．重复此操作2-3遍；
c．直接在过滤器中加水浸没固体，待水滤干．重复此操作2-3遍．
【数据处理】根据上述数据计算纯碱样品中碳酸钠的质量分数（请写出计算过程，计算的最终结果精确至0.1%）．
实验方案Ⅱ（如图所示）：

精确称量D、E装置总质量为600.0g，按上图组装后，将12.0g纯碱样品放入锥形瓶中，加入足量稀硫酸溶液，待锥形瓶中不再产生气泡时，打开止水夹K，从导管a处缓缓鼓入空气，一段时间后称量装置D、E的总质量为604.4g（碱石灰主要成分为CaO和NaOH）．
【分析与讨论】（1）反应结束后打开止水夹K，缓缓鼓入空气的目的是

 

．
（2）若把装置中的稀硫酸改成稀盐酸，则CO₂气体中会混入氯化氢气体．有同学认为可用NaHCO₃溶液除去二氧化碳气体中的氯化氢气体，你认为这种试剂

 

（填“行”或“否”）．
分析与评价】经过多次多人实验的结果对比，同学们发现，用实验方案Ⅱ测得的结果比用实验方案Ⅰ测得的结果更接近实际值．实验方案Ⅰ得到的实验结果误差比较大的原因是

 

．
【拓展与延伸】对D装置洗气瓶内溶液中是否有NaOH剩余做进一步研究，小明取该洗气瓶内溶液100克，逐滴加入质量分数为7.3%的稀盐酸至无气泡冒出为止，恰好用去稀盐酸60克，所得溶液质量为157.8克，（假设生成的气体全部逸出）．则100克该洗气瓶内溶液中剩余的NaOH质量是

 

克．

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：【实验设计】根据碳酸钠和碳酸氢钠的化学性质以及氯离子的检验方法来分析；
【研究课题2】【实验方案Ⅰ】为了测定碳酸钠的含量，加入的氯化钙必须是足量的；根据操作的方便性来分析；
【分析与讨论】（1）使生成的CO₂全部被NaOH溶液吸收；
（2）碳酸氢钠与盐酸反应又会生成二氧化碳气体；
【分析与评价】在多次过滤洗涤过程中，物质可能有损失；
【拓展与延伸】根据D装置中发生的两个化学反应结合化学方程式进行计算．

解答：解：【实验设计】因为碳酸氢钠在加热的条件下会分解产生二氧化碳，澄清的石灰水会变浑浊，此时石灰水没有变浑浊，说明固体中不含碳酸氢钠；如果样品中含有氯化钠就能与硝酸银溶液反应生成白色沉淀；故填：没有；有白色沉淀产生；
【研究课题2】【实验方案Ⅰ】为了测定样品中碳酸钠的质量分数就必须将碳酸钠全部转化为碳酸钙沉淀，故加入的氯化钙溶液必须是足量的；分析操作的方便性，b操作方法是正确的；故填：足量；b；
【分析与讨论】（1）结束时让空气流通使生成的CO₂全部被NaOH溶液吸收；故填：使生成的CO₂全部被NaOH溶液吸收；
（2）氯化氢气体与碳酸氢钠溶液反应生成了二氧化碳，导致测量结果偏大，故填：否；
【分析与评价】在多次洗涤过程中，可能造成沉淀物的损失，故填：多次洗涤造成沉淀物的损失；
【拓展与延伸】D中溶液中有氢氧化钠和碳酸钠．生成二氧化碳的质量为：100g+60g-157.8g=2.2g．
设生成2.2g二氧化碳需要氯化氢的质量为x，则
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
      73              44
      x               2.2g

73

44

=

x

2.2g

x=3.65g
与氢氧化钠反应的氯化氢的质量为：60g×7.3%-3.65g=0.73g
设与0.73g氯化氢反应需要氢氧化钠的质量为y，则
NaOH+HCl=NaCl+H₂O
40   36.5
y    0.73g

40

36.5

=

y

0.73g

y=0.8g
故填：0.8．

点评：本题考查较为综合，侧重于学生的分析能力、计算能力和实验能力的考查，注意把握物质的性质以及反应的实验原理，难度中等．