Question

14．我國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．用“侯氏制堿法”制得的純堿中常含有氯化鈉等雜質(zhì)，化學興趣小組欲對某品牌純堿樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)進行實驗探究，在老師的指導下，他們設計了下列兩種實驗方案進行試驗．
資料摘要：
Ⅰ．碳酸鈉和氯化鈣能發(fā)生復分解反應．
Ⅱ．濃硫酸具有很強的吸水性；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，測定Na₂CO₃的質(zhì)量分數(shù)
樣品與氯化鈣溶液的反應實驗（雜質(zhì)不與氯化鈣溶液反應）：

實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
取11.6g純堿樣品配成溶液后，滴加過量的CaCl2溶液．	產(chǎn)生白色沉淀	反應的化學方程式 Na2CO3+CaCl2═CaCO3↓+2NaCl

（1）分析滴加的CaCl₂溶液要過量的原因：產(chǎn)生白色沉淀與碳酸鈉充分反應；
（2）將反應后的混合物進行過濾，把獲得的沉淀物進行洗滌、干燥、稱量．稱得沉淀物的質(zhì)量為10g
（已知 Na₂CO₃和CaCO₃的相對分子質(zhì)量分別為106和100），計算Na₂CO₃的質(zhì)量分數(shù)為91.4%．
[方案二]樣品與稀鹽酸反應，測定Na₂CO₃的質(zhì)量分數(shù)
利用如圖所示實驗裝置（鐵架臺略去）和試劑，通過測定樣品和稀鹽酸反應產(chǎn)生的CO₂氣體的質(zhì)量，計算Na₂CO₃的質(zhì)量分數(shù)（裝置氣密性良好，忽略鹽酸的揮發(fā)性且每步反應或作用都是完全的）．

（3）打開止水夾K，先對裝置A和B（已連接）通入已除去CO₂的空氣一會兒，以排盡裝置A和B中含有的二氧化碳，再接上裝置C和D．
（4）關閉止水夾K，加入足量的稀鹽酸（雜質(zhì)不與鹽酸反應），裝置A中樣品產(chǎn)生氣體的化學方程式為Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑．
（5）待裝置A中的反應結(jié)束后，再一次打開止水夾K，繼續(xù)往裝置通入已除去CO₂的空氣一會兒．根據(jù)質(zhì)量守恒定律，裝置C（填標號）在反應前后的質(zhì)量差就是產(chǎn)生CO₂的質(zhì)量，由此計算出該樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分數(shù)．若沒有裝置D，將會使測定結(jié)果偏大（選填“偏大”或“偏小”）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)滴加的CaCl₂溶液要過量的原因與碳酸鈉充分反應進行解答；
（2）根據(jù)碳酸鈣的質(zhì)量計算碳酸鈉的質(zhì)量，進一步計算碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)；
（3）根據(jù)空氣中含有二氧化碳進行解答；
（4）根據(jù)鹽酸和碳酸鈉反應生成氯化鈉、水和二氧化碳進行書寫化學方程式；
（5）根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知裝置C中反應前后的質(zhì)量差就是產(chǎn)生CO₂的質(zhì)量進行解答．

解答 解：
（1）滴加的CaCl₂溶液要過量的原因與碳酸鈉充分反應；故填：產(chǎn)生白色沉淀與碳酸鈉充分反應；
（2）設Na₂CO₃的質(zhì)量為x；
Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl
106                      100
x                          10g
$\frac{106}{x}=\frac{100}{10g}$
x=10.6g
Na₂CO₃的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{10.6g}{11.6g}×100%$=91.4%
（3）空氣中含有二氧化碳，所以打開止水夾K，先對裝置A和B（已連接）通入已除去CO₂的空氣一會兒，以排盡裝置A和B中含有的二氧化碳，再接上裝置C和D；
（4）鹽酸和碳酸鈉反應生成氯化鈉、水和二氧化碳，故其反應的化學方程式為：
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑；
（5）由質(zhì)量守恒定律可知裝置C中反應前后的質(zhì)量差就是產(chǎn)生CO₂的質(zhì)量，裝置D的作用是防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進入裝置C，所以若沒有裝置D，將會使測定結(jié)果偏大．
故答案為：
（1）產(chǎn)生白色沉淀與碳酸鈉充分反應；
（2）91.4%；
（3）二氧化碳；
（4）Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑；
（5）C；偏大．

點評 本題將計算和實驗有機地結(jié)合起來進行考查，通過認真審題，結(jié)合題干中已給出一系列的提示，根據(jù)提出的問題，發(fā)現(xiàn)有用的信息，充分發(fā)揮聯(lián)想，與已有的知識建立聯(lián)系，然后進行類比推導，從而達到解決問題的目的．