题目内容
纯碱是工业生产和日常生活中的重要物质．某兴趣小组为测定某工业纯碱（假设仅含碳酸氢钠杂质）中碳酸钠的质量分数，设计了下列四种实验方案进行探究．请填空：方案一：纯碱样品
| 加热 |
（1）分别称取干燥坩埚和纯碱样品的质量，将纯碱样品放入坩埚中充分加热．坩埚中发生反应的化学方程式为：
（2）将坩埚置于干燥器中冷却后称量．实验时需要重复“加热、冷却、称量”操作多次，其目的是：
方案二：称取m g样品配成250mL溶液，从中取25mL溶液先用酚酞作指示剂用0.1mol?L-1 HCl溶液滴定至终点，消耗0.1mol?L-1 HCl溶液V1 mL，继续用甲基橙作指示剂滴定至终点，消耗0.1mol?L-1 HCl溶液V2 mL．则该样品中碳酸钠的质量分数为：
方案三：纯碱样品溶液
| 氯化钙溶液 |
（1）称取m1 g样品，置于小烧杯中，加水溶解．向小烧杯中滴加足量氯化钙溶液．将反应混和物过滤后的下一步操作是：
（2）如果用氢氧化钙溶液代替氯化钙溶液作沉淀剂，在其他操作正确的情况下，测得样品中的碳酸钠质量分数将比实际
方案四：纯碱样品
| 硫酸 |
（1）本实验采用如图装置，C中盛放的物质是
（2）反应前后都要通入N2，反应后通入N2的目的是：
考点：探究物质的组成或测量物质的含量
专题：实验探究和数据处理题
分析：方案一：该方案原理为在加热的条件下Na2CO3能够稳定存在，而NaHCO3较易发生如下的分解反应2NaHCO3
Na2CO3+CO2↑+H2O，从而根据残留的固体的量推算出样品中碳酸钠的质量分数．该方案根据加热后残渣的质量来求解，要加热至恒重，以保证NaHCO3全部分解．
方案二：根据实验原理，用酚酞作指示剂时，发生反应为：Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl，用0.1mol?L-1 HCl溶液滴定至终点，消耗0.1mol?L-1 HCl溶液V1 mL，因此应根据V1来计算碳酸钠的质量分数；
方案三：该方案原理为在样品中加入CaCl2溶液，其中Na2CO3可与CaCl2发生反应Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl，而NaHCO3与CaCl2则不反应．从而根据产生的沉淀量，得出纯碱的质量分数，方案关键是测定CaCO3沉淀的质量，自然要保证沉淀完全，要正确过滤好．
（1）沉淀会附着氯化钠、氯化钙．
（2）在一定量样品中加入足量Ca（OH）2溶液，此时分别发生如下反应Na2CO3+Ca（OH）2=CaCO3↓+2NaOH，NaHCO3+Ca（OH）2=CaCO3↓+NaOH+H2O，均产生CaCO3沉淀，根据样品的总量和生成CaCO3沉淀的量，就可得出纯碱的质量分数．
方案四：该方案原理为一定量混合样品与足量的稀硫酸分别发生如下反应Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+CO2↑+H2O，
2 NaHCO3+H2SO4=Na2SO4+2CO2↑+2H2O↑，根据所产生的CO2的质量，可以分别求得样品中Na2CO3和NaHCO3的质量从而得出纯碱的质量分数．该方案关键是要获得产生的CO2的质量，在实验前要检查装置的气密性，要将装置中的CO2全部被碱石灰所吸收，要称量碱石灰在吸收CO2前后的质量．
（1）C装置干燥二氧化碳．
（2）实验前容器内含有空气，空气中含有二氧化碳，会影响生成的二氧化碳的量，反应后装置中容器内含有二氧化碳，不能被C中碱石灰完全吸收，导致测定结果有较大误差．
| ||
方案二：根据实验原理，用酚酞作指示剂时，发生反应为：Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl，用0.1mol?L-1 HCl溶液滴定至终点，消耗0.1mol?L-1 HCl溶液V1 mL，因此应根据V1来计算碳酸钠的质量分数；
方案三：该方案原理为在样品中加入CaCl2溶液，其中Na2CO3可与CaCl2发生反应Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl，而NaHCO3与CaCl2则不反应．从而根据产生的沉淀量，得出纯碱的质量分数，方案关键是测定CaCO3沉淀的质量，自然要保证沉淀完全，要正确过滤好．
（1）沉淀会附着氯化钠、氯化钙．
（2）在一定量样品中加入足量Ca（OH）2溶液，此时分别发生如下反应Na2CO3+Ca（OH）2=CaCO3↓+2NaOH，NaHCO3+Ca（OH）2=CaCO3↓+NaOH+H2O，均产生CaCO3沉淀，根据样品的总量和生成CaCO3沉淀的量，就可得出纯碱的质量分数．
方案四：该方案原理为一定量混合样品与足量的稀硫酸分别发生如下反应Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+CO2↑+H2O，
2 NaHCO3+H2SO4=Na2SO4+2CO2↑+2H2O↑，根据所产生的CO2的质量，可以分别求得样品中Na2CO3和NaHCO3的质量从而得出纯碱的质量分数．该方案关键是要获得产生的CO2的质量，在实验前要检查装置的气密性，要将装置中的CO2全部被碱石灰所吸收，要称量碱石灰在吸收CO2前后的质量．
（1）C装置干燥二氧化碳．
（2）实验前容器内含有空气，空气中含有二氧化碳，会影响生成的二氧化碳的量，反应后装置中容器内含有二氧化碳，不能被C中碱石灰完全吸收，导致测定结果有较大误差．
解答：
解：方案一：（1）坩埚中发生反应的化学方程式为：2NaHCO3
Na2CO3+CO2↑+H2O，故答案为：2NaHCO3
Na2CO3+CO2↑+H2O；保证NaHCO3全部分解．
（2）该方案根据加热后残渣的质量来求解，要加热至恒重，以保证NaHCO3全部分解，故答案为：加热至恒重，以保证NaHCO3全部分解；
方案二：根据实验原理，用酚酞作指示剂时，发生反应为：Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl，用0.1mol?L-1 HCl溶液滴定至终点，消耗0.1mol?L-1 HCl溶液V1 mL，因此应根据V1来计算碳酸钠的质量分数，Na2CO3的质量分数为：
=
，故答案为：
；
方案三：
（1）碳酸钙沉淀会附着氯化钠、氯化钙，过滤后需用蒸馏水洗涤沉淀；故答案为：洗涤沉淀；
（2）在一定量样品中加入足量Ca（OH）2溶液，此时分别发生如下反应Na2CO3+Ca（OH）2=CaCO3↓+2NaOH，
NaHCO3+Ca（OH）2=CaCO3↓+NaOH+H2O，均产生CaCO3沉淀，根据样品的总量和生成CaCO3沉淀的量，可以计算碳酸钠质量，就可得出纯碱的质量分数．故用氢氧化钙溶液代替氯化钙溶液作沉淀剂，在其他操作正确的情况下，测得样品中的碳酸钠质量分数不变；故答案为：不变；
方案四：
（1）C装置干燥二氧化碳，所以C中盛放的物质是浓硫酸，故答案为：浓硫酸；
（2）该方案关键是要获得产生的CO2的质量，实验前容器内含有空气，空气中含有二氧化碳，会影响生成的二氧化碳的量，反应后装置中容器内含有二氧化碳，不能被C中碱石灰完全吸收，导致测定结果有较大误差，所以反应前后都要通入N2，反应后通入N2的目的是：排尽装置内的空气，将生成的二氧化碳从容器内排出，被D装置中碱石灰吸收，
故答案为：排尽装置内的空气，将生成的二氧化碳从容器内排出，被D装置中碱石灰吸收．
| ||
| ||
（2）该方案根据加热后残渣的质量来求解，要加热至恒重，以保证NaHCO3全部分解，故答案为：加热至恒重，以保证NaHCO3全部分解；
方案二：根据实验原理，用酚酞作指示剂时，发生反应为：Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl，用0.1mol?L-1 HCl溶液滴定至终点，消耗0.1mol?L-1 HCl溶液V1 mL，因此应根据V1来计算碳酸钠的质量分数，Na2CO3的质量分数为：
0.1×V1×10 -3×106×
| ||
| m |
| 0.106V 1 |
| m |
| 0.106V 1 |
| m |
方案三：
（1）碳酸钙沉淀会附着氯化钠、氯化钙，过滤后需用蒸馏水洗涤沉淀；故答案为：洗涤沉淀；
（2）在一定量样品中加入足量Ca（OH）2溶液，此时分别发生如下反应Na2CO3+Ca（OH）2=CaCO3↓+2NaOH，
NaHCO3+Ca（OH）2=CaCO3↓+NaOH+H2O，均产生CaCO3沉淀，根据样品的总量和生成CaCO3沉淀的量，可以计算碳酸钠质量，就可得出纯碱的质量分数．故用氢氧化钙溶液代替氯化钙溶液作沉淀剂，在其他操作正确的情况下，测得样品中的碳酸钠质量分数不变；故答案为：不变；
方案四：
（1）C装置干燥二氧化碳，所以C中盛放的物质是浓硫酸，故答案为：浓硫酸；
（2）该方案关键是要获得产生的CO2的质量，实验前容器内含有空气，空气中含有二氧化碳，会影响生成的二氧化碳的量，反应后装置中容器内含有二氧化碳，不能被C中碱石灰完全吸收，导致测定结果有较大误差，所以反应前后都要通入N2，反应后通入N2的目的是：排尽装置内的空气，将生成的二氧化碳从容器内排出，被D装置中碱石灰吸收，
故答案为：排尽装置内的空气，将生成的二氧化碳从容器内排出，被D装置中碱石灰吸收．
点评：以实验探究“工业纯碱（假设仅含碳酸氢钠杂质）中碳酸钠的质量分数”为载体，考查学生对于实验原理与装置理解评价、实验基本操作、化学计算等，难度中等，题目涉及到的小苏打和纯碱的化学知识是多方面的，构成了一道多角度的探究题．
练习册系列答案
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