Question

4．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
（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：與碳酸鈉充分反應；
（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的質量分數為91%．如果不洗滌沉淀物會造成測定結果大于91%，這是因為不洗滌碳酸鈣表面可能會附著一層可溶性物質使沉淀物質量增加，所以使得計算出的碳酸鈉的質量增大．
[方案二]樣品與稀鹽酸反應，測定Na₂CO₃的質量分數
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生的CO₂氣體的質量，計算Na₂CO₃的質量分數（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中含有的二氧化碳，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．根據質量守恒 定律，裝置C（填標號）在反應前后的質量差就是產生CO₂的質量，由此計算出該樣品中Na₂CO₃的質量分數．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 （1）根據碳酸鈉溶液和氯化鈣溶液反應生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉進行解答；
（2）根據滴加的CaCl₂溶液要過量的原因與碳酸鈉充分反應進行解答；
（3）根據不洗滌碳酸鈣表面可能會附著一層可溶性物質使沉淀物質量增加進行解答；
（4）根據空氣中含有二氧化碳進行解答；
（5）根據鹽酸和碳酸鈉反應生成氯化鈉、水和二氧化碳進行解答；
（6）根據質量守恒定律可知裝置C中反應前后的質量差就是產生CO₂的質量進行解答．

解答 解：（1）碳酸鈉溶液和氯化鈣溶液反應生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉，反應的化學方程式：Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl；故填：Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl；
（2）滴加的CaCl₂溶液要過量的原因與碳酸鈉充分反應；故填：與碳酸鈉充分反應；
（3）不洗滌碳酸鈣表面可能會附著一層可溶性物質使沉淀物質量增加，所以使得計算出的碳酸鈉的質量增大從而導致樣品中Na₂CO₃的質量分數偏大；故填：不洗滌碳酸鈣表面可能會附著一層可溶性物質使沉淀物質量增加，所以使得計算出的碳酸鈉的質量增大；
（4）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；故填：二氧化碳；
（5）鹽酸和碳酸鈉反應生成氯化鈉、水和二氧化碳，化學方程式為Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑；故填：Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑；
（6）由質量守恒定律可知裝置C中反應前后的質量差就是產生CO₂的質量，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，將會使測定結果偏大．故填：質量守恒；C；偏大．

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