Question

17．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，化學興趣小組欲對某品牌純堿樣品中碳酸鈉的質量分數(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的質量分數(shù)
（1）樣品與氯化鈣溶液的反應實驗（雜質不與氯化鈣溶液反應）：

實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗結論
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	反應的化學方程式： 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；
（3）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．利用沉淀物質量計算Na₂CO₃的質量分數(shù)為91%．如果不洗滌沉淀物會造成測定結果大于91%，這是因為沉淀物的表面沾有其它成分，使稱量結果偏大．
【方案二】樣品與稀鹽酸反應，測定Na₂CO₃的質量分數(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氣體的質量，計算Na₂CO₃的質量分數(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）．

（4）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CO₂，再接上裝置C和D．
（5）關閉止水夾K，加入足量的稀鹽酸（雜質不與鹽酸反應），裝置A中樣品產(chǎn)生氣體的化學方程式為Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑．
（6）待裝置A中的反應結束后，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)質量守恒 定律，裝置C在反應前后的質量差就是產(chǎn)生CO₂的質量，由此計算出該樣品中Na₂CO₃的質量分數(shù)．若沒有裝置D，將會使測定結果偏大（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；
如果不洗滌沉淀物，沉淀物上的雜質無法除去；
【方案二】
碳酸鈉和稀鹽酸反應生成氯化鈉、水和二氧化碳；
化學反應遵循質量守恒定律；
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實驗如下表所示：

實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗結論
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	反應的化學方程式：Na2CO3+CaCl2=CaCO3+2NaCl

（2）滴加的CaCl₂溶液要過量，是因為能使碳酸鈉完全反應．
故填：確保碳酸鈉完全反應．
（3）如果不洗滌沉淀物，沉淀物的表面沾有其它成分，使稱量結果偏大，從而導致計算的結果偏大．
故填：沉淀物的表面沾有其它成分，使稱量結果偏大．
（5）裝置A中，碳酸鈉和稀鹽酸反應生成氯化鈉、水和二氧化碳，反應的化學方程式為：Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑．
故填：Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑．
（6）根據(jù)質量守恒定律，裝置C在反應前后的質量差就是產(chǎn)生CO₂的質量，由此計算出該樣品中Na₂CO₃的質量分數(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，將會使測定結果偏大．
故填：質量守恒；偏大．

點評 合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．