Question

12．（含NaCl杂质）中碳酸钠质量分数的实验方案．请回答下列某研究性学习小组设计了测定纯碱样品问题：
（1）碳酸根离子沉淀法．实验步骤：
①用托盘天平称取样品放入烧杯中加水溶解；
②加入足量BaCl₂溶液充分反应．证明反应后BaCl₂剩余的方法是静置，取少量上层清液滴加碳酸钠溶液，有白色沉淀生成，证明氯化钡剩余；
③过滤、洗涤、干燥、称量沉淀的质量为mg；
④样品中碳酸钠的质量分数为$\frac{106m}{197w}$×100%．
（2）气体法．学习小组利用如图装置测定样品中碳酸钠的质量分数．

①实验装置乙中盛放的试剂为浓硫酸，装置丁的作用是防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入丙中．
②学习小组通过测量丙装置实验前后的质量．确定二氧化碳的质量．实验中滴加稀硫酸的速度过快，产生的气流过急．会导致测得样品中碳酸钠的质量分数偏低（填写“偏高”“偏低”或“不变”）．
（3）测氯化钠法．请你完成下列实验方案：称取一定质量的样品放入烧杯中加水溶解：加入足量稀硝酸，再加入足量的硝酸银溶液；
过滤、洗涤、干燥、称量沉淀的质量；计算出氯化钠的质量，再得样品中碳酸钠的质量分数．

Answer 1

分析 （1）②钡离子能和碳酸根离子结合生成白色沉淀；
④根据白色沉淀碳酸钡的质量可以求出碳酸钠的质量，进一步可以求出样品中碳酸钠的质量分数；
（2）装置分析可知，含NaCl杂质中碳酸钠质量分数的测定，利用稀硫酸和样品反应生成二氧化碳，通过装置乙干燥二氧化碳，通过丙装置吸收二氧化碳，称重得到生成二氧化碳的质量，计算样品中碳酸钠质量分数，丁装置是防止空气中的二氧化碳进入装置丙，引起测定误差，
①浓硫酸具有吸水性，碱石灰能够吸收水和二氧化碳；
②如果气流过急，则二氧化碳不容易完全吸收；
（3）硝酸银能和氯化钠反应生成白色沉淀氯化银．

解答 解：（1）②证明反应后BaCl₂剩余的方法是：静置，取少量上层清液滴加碳酸钠溶液，有白色沉淀生成，证明氯化钡剩余．
故填：静置，取少量上层清液滴加碳酸钠溶液，有白色沉淀生成，证明氯化钡剩余；
④mg沉淀是碳酸钡，
设碳酸钠的质量为X，
Na₂CO₃+BaCl₂=BaCO₃↓+2NaCl，
  106        197
   X          mg
X=$\frac{106m}{197}$g
样品中碳酸钠的质量分数为：$\frac{106m}{197w}$×100%，
故答案为：$\frac{106m}{197w}$×100%，
 （2）①二氧化碳进入氢氧化钠溶液前应该除去水，浓硫酸具有吸水性，可以用浓硫酸除去二氧化碳中的水，为了防止空气中的二氧化碳和水蒸气影响实验结果，可以用碱石灰进行吸收．
故答案为：浓硫酸，防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入丙中．
②实验中滴加稀硫酸的速度过快，产生的气流过急，二氧化碳不能完全被氢氧化钠溶液吸收，导致测得样品中碳酸钠的质量分数偏低．
故答案：偏低．
（3）稀硝酸和碳酸钠反应能生成硝酸钠、水和二氧化碳，硝酸银和氯化钠反应能生成氯化银沉淀和硝酸钠，加入稀硝酸是为了把碳酸钠除去．
故答案：加入足量稀硝酸，再加入足量的硝酸银溶液．

点评 本题考查了根据化学方程式进行计算时，要注意规范性，计算要准确，化学方程式要注意遵循质量守恒定律，即配平，题目难度中等．