Question

【題目】某研究性學習小組設計了測定純堿（Na2CO3）樣品（只含NaCl雜質）中Na2CO3質量分數的實驗方案．請回答下列問題：

小資料：堿石灰的主要成分是氫氧化鈉和氧化鈣的混合物

（1）氣體法。

（原理思路）利用Na2CO3與稀硫酸反應產生CO2，通過測量丙裝置實驗前后的質量得出CO2質量，從而計算碳酸鈉的質量分數。（不考慮原裝置內空氣的影響）

（實驗分析）小科同學根據以上思路，設計了如圖1的實驗裝置。

①實驗裝置乙中盛放的試劑為______________，

其作用是___________________________________；

裝置丁中堿石灰的作用是________。（填字母）

A．吸收Na2CO3與稀硫酸反應產生CO2

B．防止外界空氣中二氧化碳進入丙中

C．干燥二氧化碳

②實驗中如果滴加稀硫酸的速度過快，會導致測得樣品中碳酸鈉的

質量分數______（填寫“偏高”“偏低”或“不變”）．

③小明同學認為小科的方案存在問題，即使操作規范下也會造成結果偏低，你

認為他的理由是_______________________________，應該將裝置甲中雙孔橡

膠塞換成三孔橡膠塞，并增加圖2裝置，實驗結束后緩緩通入一段時間空氣，

目的是___________________，其中NaOH溶液的作用是_________________。

（2）沉淀法．

（實驗原理）利用碳酸根離子與鈣離子結合生成沉淀，通過沉淀的質量而得出碳酸鈉的質量分數。

（實驗步驟）①用托盤天平稱取樣品11．0g放入燒杯中，加水使其完全溶解；

②加入過量的CaCl2溶液充分反應。證明CaCl2過量（即Na2CO3已完全反應）的方法是: 靜置，向上層清液中滴加___________溶液，如果沒有白色沉淀生成，證明CaCl2過量；

③過濾、操作X、干燥、稱量沉淀的質量為10．0g，操作X的名稱是_______，如果缺少此操作會造成碳酸鈉質量分數__________（填寫“偏高”“偏低”或“不變”）。

④通過以上提供的數據計算出樣品中碳酸鈉的質量分數為________。（寫出計算過程，結果保留至0．1%，共3分）

Answer 1

【答案】濃硫酸（或濃H2SO4） 吸收水蒸氣（或干燥CO2） B 偏低 有CO2殘留在燒瓶內 將殘留的CO2全部鼓入到并裝置中，使其完全被氫氧化鈉溶液吸收 吸收空氣中的CO2 CaCl2 洗滌 偏高 96．4%

【解析】

（1）

①因為是通過測量丙裝置實驗前后的質量得出CO2質量，所以二氧化碳的質量必須非常準確，所以得保證進入到裝置丙中是純凈的二氧化碳，所以①實驗裝置乙中盛放的試劑為：濃硫酸（或濃H2SO4），作用是：吸收水蒸氣（或干燥CO2）；裝置丁中堿石灰的作用是：防止外界空氣中二氧化碳進入丙中，故選B；

②實驗中如果滴加稀硫酸的速度過快，產生的二氧化碳來不及反應，就排出了裝置丙外，使得二氧化碳的質量偏小，自然會導致測得樣品中碳酸鈉的質量分數偏低；

③小明同學認為小科的方案存在問題，即使操作規范下也會造成結果偏低，他的理由是：有CO2殘留在燒瓶內，應該將裝置甲中雙孔橡膠塞換成三孔橡膠塞，并增加圖2裝置，實驗結束后緩緩通入一段時間空氣，目的是：將殘留的CO2全部鼓入到并裝置中，使其完全被氫氧化鈉溶液吸收，其中NaOH溶液的作用是：吸收空氣中的CO2，防止使二氧化碳的質量偏大；

（2）

②加入過量的CaCl2溶液充分反應。證明CaCl2過量（即Na2CO3已完全反應）的方法是: 靜置，向上層清液中滴加Na2CO3溶液，如果沒有白色沉淀生成，證明CaCl2過量；

③過濾、操作X、干燥、稱量沉淀的質量為10．0g，操作X的名稱是洗滌，防止沉淀上粘有NaCl，如果缺少此操作會造成碳酸鈉質量偏大，質量分數偏高；

④發生反應的方程式為：CaCl2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaCl，沉淀的質量為10．0g，即碳酸鈣的質量，根據方程式中Na2CO3與碳酸鈣的質量關系，即可求出Na2CO3的質量，進一步算出樣品中碳酸鈉的質量分數

解：設樣品中碳酸鈉的質量為x，

x=10．6g

所以碳酸鈉的質量分數：×100%≈96．4%。