Question

17．我國(guó)著名的閩籍制堿專家侯德榜，在純堿制造方面做出了重大貢獻(xiàn)．用“侯氏制堿法”制得的純堿中常含有氯化鈉等雜質(zhì)，化學(xué)興趣小組欲對(duì)某品牌純堿樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，在老師的指導(dǎo)下，他們?cè)O(shè)計(jì)了下列兩種實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行試驗(yàn)．
資料摘要：
Ⅰ．碳酸鈉和氯化鈣能發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)．
Ⅱ．濃硫酸具有很強(qiáng)的吸水性；堿石灰常用于吸收水蒸氣和二氧化碳．
【方案一】樣品與氯化鈣溶液反應(yīng)，測(cè)定Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
（1）樣品與氯化鈣溶液的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)（雜質(zhì)不與氯化鈣溶液反應(yīng)）：

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
取一定量純堿樣品配成溶液后，滴加過量的CaCl2溶液．	產(chǎn)生白色沉淀	反應(yīng)的化學(xué)方程式： Na2CO3+CaCl2=CaCO3+2NaCl

（2）分析滴加的CaCl₂溶液要過量的原因：確保碳酸鈉完全反應(yīng)；
（3）將反應(yīng)后的混合物進(jìn)行過濾，把獲得的沉淀物進(jìn)行洗滌、干燥、稱量．利用沉淀物質(zhì)量計(jì)算Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為91%．如果不洗滌沉淀物會(huì)造成測(cè)定結(jié)果大于91%，這是因?yàn)槌恋砦锏谋砻嬲从衅渌�成分，使稱量結(jié)果偏大．
【方案二】樣品與稀鹽酸反應(yīng)，測(cè)定Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
利用如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置（鐵架臺(tái)略去）和試劑，通過測(cè)定樣品和稀鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂氣體的質(zhì)量，計(jì)算Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（裝置氣密性良好，忽略鹽酸的揮發(fā)性且每步反應(yīng)或作用都是完全的）．

（4）打開止水夾K，先對(duì)裝置A和B（已連接）通入已除去CO₂的空氣一會(huì)兒，以排盡裝置A和B中含有的CO₂，再接上裝置C和D．
（5）關(guān)閉止水夾K，加入足量的稀鹽酸（雜質(zhì)不與鹽酸反應(yīng)），裝置A中樣品產(chǎn)生氣體的化學(xué)方程式為Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑．
（6）待裝置A中的反應(yīng)結(jié)束后，再一次打開止水夾K，繼續(xù)往裝置通入已除去CO₂的空氣一會(huì)兒．根據(jù)質(zhì)量守恒 定律，裝置C在反應(yīng)前后的質(zhì)量差就是產(chǎn)生CO₂的質(zhì)量，由此計(jì)算出該樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．若沒有裝置D，將會(huì)使測(cè)定結(jié)果偏大（選填“偏大”或“偏小”）．

Answer 1

分析 【方案一】
碳酸鈉和氯化鈣反應(yīng)生成白色沉淀碳酸鈣和氯化鈉；
足量的氯化鈣能使碳酸鈉完全反應(yīng)；
如果不洗滌沉淀物，沉淀物上的雜質(zhì)無(wú)法除去；
【方案二】
碳酸鈉和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳；
化學(xué)反應(yīng)遵循質(zhì)量守恒定律；
若沒有裝置D，空氣中的水蒸氣和二氧化碳能被C裝置中的堿石灰吸收．

解答 解：（1）樣品與氯化鈣溶液的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)如下表所示：

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
取一定量純堿樣品配成溶液后，滴加過量的CaCl2溶液．	產(chǎn)生白色沉淀	反應(yīng)的化學(xué)方程式：Na2CO3+CaCl2=CaCO3+2NaCl

（2）滴加的CaCl₂溶液要過量，是因?yàn)槟苁固妓徕c完全反應(yīng)．
故填：確保碳酸鈉完全反應(yīng)．
（3）如果不洗滌沉淀物，沉淀物的表面沾有其它成分，使稱量結(jié)果偏大，從而導(dǎo)致計(jì)算的結(jié)果偏大．
故填：沉淀物的表面沾有其它成分，使稱量結(jié)果偏大．
（5）裝置A中，碳酸鈉和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑．
故填：Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑．
（6）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，裝置C在反應(yīng)前后的質(zhì)量差就是產(chǎn)生CO₂的質(zhì)量，由此計(jì)算出該樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
若沒有裝置D，空氣中的水蒸氣和二氧化碳能被C裝置中的堿石灰吸收，將會(huì)使測(cè)定結(jié)果偏大．
故填：質(zhì)量守恒；偏大．

點(diǎn)評(píng) 合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，是得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論的前提，因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為學(xué)好化學(xué)知識(shí)奠定基礎(chǔ)．