题目

题型：不详难度：来源：

某研究性学习小组设计了测定纯碱（Na₂CO₃）样品（只含NaCl杂质）中Na₂CO₃质量分数的实验方案．请回答下列问题：
小资料：碱石灰的主要成分是氢氧化钠和氧化钙的混合物
（1）气体法。        
【原理思路】利用Na₂CO₃与稀硫酸反应产生CO₂，通过测量丙装置实验前后的质量得出CO₂质量，从而计算碳酸钠的质量分数。（不考虑原装置内空气的影响）
【实验分析】小科同学根据以上思路，设计了如图1的实验装置。

图1
①实验装置乙中盛放的试剂为　            　，
其作用是                                   ；
装置丁中碱石灰的作用是　       。（填字母）
A．吸收Na₂CO₃与稀硫酸反应产生CO₂ 
B．防止外界空气中二氧化碳进入丙中
C．干燥二氧化碳
②实验中如果滴加稀硫酸的速度过快，会导致测得样品中碳酸钠的
质量分数　    　（填写“偏高”“偏低”或“不变”）．
③小明同学认为小科的方案存在问题，即使操作规范下也会造成结果偏低，你
认为他的理由是                               ，应该将装置甲中双孔橡
胶塞换成三孔橡胶塞，并增加图2装置，实验结束后缓缓通入一段时间空气，
目的是                   ，其中NaOH溶液的作用是                  。

图2
（2）沉淀法．
【实验原理】利用碳酸根离子与钙离子结合生成沉淀，通过沉淀的质量而得出碳酸钠的质量分数。
【实验步骤】①用托盘天平称取样品11．0g放入烧杯中，加水使其完全溶解；
②加入过量的CaCl₂溶液充分反应。证明CaCl₂过量（即Na₂CO₃已完全反应）的方法是: 静置，向上层清液中滴加           溶液，如果没有白色沉淀生成，证明CaCl₂过量；
③过滤、操作X、干燥、称量沉淀的质量为10．0g，操作X的名称是       ，如果缺少此操作会造成碳酸钠质量分数          （填写“偏高”“偏低”或“不变”）。  
④通过以上提供的数据计算出样品中碳酸钠的质量分数为　       。（写出计算过程，结果保留至0．1%，共3分）

答案

（1）①浓硫酸（或浓H₂SO₄）       吸收水蒸气（或干燥CO₂）      B
②偏低        ③有CO₂残留在烧瓶内      将残留的CO₂全部鼓入到并装置中，使其完全被氢氧化钠溶液吸收       吸收空气中的CO₂
（2）②CaCl₂      ③  洗涤    偏高    ④  96．4%

解析

试题分析：（1）因为是通过测量丙装置实验前后的质量得出CO₂质量，所以二氧化碳的质量必须非常准确，所以得保证进入到装置丙中是纯净的二氧化碳，所以①实验装置乙中盛放的试剂为：浓硫酸（或浓H₂SO₄），作用是：吸收水蒸气（或干燥CO₂），装置丁中碱石灰的作用是：防止外界空气中二氧化碳进入丙中，故选B，②实验中如果滴加稀硫酸的速度过快，产生的二氧化碳来不及反应，就排出了装置丙外，使得二氧化碳的质量偏小，自然会导致测得样品中碳酸钠的质量分数偏低；③小明同学认为小科的方案存在问题，即使操作规范下也会造成结果偏低，他的理由是：有CO₂残留在烧瓶内，应该将装置甲中双孔橡胶塞换成三孔橡胶塞，并增加图2装置，实验结束后缓缓通入一段时间空气，目的是：将残留的CO₂全部鼓入到并装置中，使其完全被氢氧化钠溶液吸收，其中NaOH溶液的作用是：吸收空气中的CO₂，防止使二氧化碳的质量偏大
（2）②加入过量的CaCl₂溶液充分反应。证明CaCl₂过量（即Na₂CO₃已完全反应）的方法是: 静置，向上层清液中滴加CaCl₂溶液，如果没有白色沉淀生成，证明CaCl₂过量；③过滤、操作X、干燥、称量沉淀的质量为10．0g，操作X的名称是洗涤，防止沉淀上粘有NaCl，如果缺少此操作会造成碳酸钠质量偏大，质量分数偏高；④发生反应的方程式为：CaCl₂+Na₂CO₃==CaCO₃↓+2NaCl，沉淀的质量为10．0g，即碳酸钙的质量，根据方程式中Na₂CO₃与碳酸钙的质量关系，即可求出Na₂CO₃的质量，进一步算出样品中碳酸钠的质量分数
解：设样品中碳酸钠的质量为x
Na₂CO₃+CaCl₂CaCO₃↓+2Na Cl      
106            100
x             10．0g
=
x=10．6g                    
∴碳酸钠的质量分数：×100%=96．4%