Question

課外化學(xué)興趣小組的同學(xué)利用某化工廠的廢堿液（主要成分為Na₂CO₃，還含有少量NaCl，其它雜質(zhì)不計(jì)）和石灰乳為原料制備燒堿，并對(duì)所得的燒堿粗產(chǎn)品的成分進(jìn)行分析和測定．
（一）粗產(chǎn)品制備：
（1）將廢堿液加熱蒸發(fā)濃縮，形成較濃的溶液，冷卻后與石灰乳混合，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
（2）將反應(yīng)后的混合物過濾，得到的濾液進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，制得

 

粗產(chǎn)品．
（二）粗產(chǎn)品成分分析：
（1）取適量粗產(chǎn)品溶于水，滴加Ba（NO₃）₂溶液出現(xiàn)白色渾濁，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

，該粗產(chǎn)品中一定不含有

 

，
理由是

 

．
（2）該小組同學(xué)通過對(duì)粗產(chǎn)品成分的實(shí)驗(yàn)分析，確定該粗產(chǎn)品中含有三種物質(zhì)．
（三）粗產(chǎn)品含量測定：
[Na₂CO₃含量的測定]
（1）該興趣小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置．取10.0g粗產(chǎn)品，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
說明：堿石灰是CaO與NaOH的固體混合物．E裝置中的飽和NaHCO₃溶液是為了除去二氧化碳?xì)怏w中的氯化氫，發(fā)生的反應(yīng)為 NaHCO₃十HCl=NaCl十CO₂↑十H₂O．
（2）操作步驟
①連接好裝置，檢查氣密性；②打開彈簧夾C，在A處緩緩?fù)ㄈ胍欢螘r(shí)間空氣；③稱量G的質(zhì)量；④關(guān)閉彈簧夾C，慢慢滴加濃鹽酸至過量，直至D中無氣泡冒出；⑤打開彈簧夾C，再次緩緩?fù)ㄈ胍欢螘r(shí)間空氣；⑥再次稱量G的質(zhì)量，得前后兩次質(zhì)量差為0.48g．
（3）問題探究
F中的試劑應(yīng)為

 

，B裝置的作用是

 

，
H裝置的作用是

 

．
若沒有H裝置，則測定的Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)

 

（填“偏大”、“偏小”、“不變”）．
事實(shí)上10.0g粗產(chǎn)品只能產(chǎn)生0.44g CO₂．請你仔細(xì)分析上述實(shí)驗(yàn)，解釋實(shí)驗(yàn)值0.48g比正確值0.44g偏大的原因（假設(shè)操作均正確）

 

．
（4）數(shù)據(jù)計(jì)算
根據(jù)正確值0.44g可求得粗產(chǎn)品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

%．
[NaOH含量的測定]
該小組同學(xué)又另取10.0g粗產(chǎn)品，逐滴加入20%的鹽酸至恰好完全反應(yīng)時(shí)，消耗鹽酸的質(zhì)量為36.5g，放出CO₂0.44g（不考慮二氧化碳?xì)怏w的溶解）．求原粗產(chǎn)品中NaOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．（寫出計(jì)算過程）

Answer 1

分析：碳酸鈉與氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉．我們可利用碳酸鈉的性質(zhì)來確定碳酸鈉是否完全反應(yīng)．

解答：解：（一）粗產(chǎn)品制備：
（1）因廢堿液中含有碳酸鈉所以，加氫氧化鈣時(shí)，碳酸鈉會(huì)與氫氧化鈣反應(yīng)生成沉淀．
（二）粗產(chǎn)品成分分析：
（1）當(dāng)加硝酸鋇出現(xiàn)沉淀說明，粗產(chǎn)品中含有碳酸鈉，因含有碳酸鈉能與氫氧化鈣反應(yīng)，所以一定不含氫氧化鈣．
（三）粗產(chǎn)品含量測定：
[Na₂CO₃含量的測定]
（3）利用除去二氧化碳且干燥的空氣將裝置內(nèi)的空所排凈．然后利用濃鹽酸與粗產(chǎn)品反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳，利用堿石灰吸收二氧化碳，增重的質(zhì)量就是二氧化碳的質(zhì)量．然后求出粗產(chǎn)品中碳酸鈉的含量．在裝置中用的是濃鹽酸，且裝置中還有碳酸氫鈉與濃鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳，所以增加的質(zhì)量比實(shí)際大．
（4）利用二氧化碳的質(zhì)量可求出碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．也可求出鹽酸的濃度，根據(jù)鹽酸的可求出粗產(chǎn)品中氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
故答案為：
（一）粗產(chǎn)品制備：
（1）Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH
（2）NaOH
（二）粗產(chǎn)品成分分析：
（1）Na₂CO₃+Ba（NO₃）₂=BaCO₃↓+2NaNO₃；Ca（OH）₂；Ca（OH）₂和Na₂CO₃能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在溶液中不能共存．
（三）粗產(chǎn)品含量測定：
（3）濃硫酸；除去空氣中的二氧化碳；防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣被G中堿石灰吸收；偏大；裝置D中濃鹽酸揮發(fā)出的氯化氫與裝置E中NaHCO₃反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳．
（4）解：當(dāng)生成0.44g二氧化碳時(shí)，對(duì)應(yīng)的碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為a
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
106                   44
10g×a               0.44g

106

10g×a

=

44

0.44g

，a=10.6%
由于混合物中還含有其他雜質(zhì)，所以氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不能用1-10.6%來計(jì)算．
設(shè)與粗產(chǎn)品中碳酸鈉反應(yīng)消耗的氯化氫的質(zhì)量為x．
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
       73             44
        x            0.44g

73

44

=

x

0.44g

，x=0.73g
36.5g 20%鹽酸溶液中含氯化氫的質(zhì)量為：36.5g×20%=7.3g
與粗產(chǎn)品中氫氧化鈉反應(yīng)消耗氯化氫的質(zhì)量為：
7.3g-0.73g=6.57g
設(shè)粗產(chǎn)品中含氫氧化鈉的質(zhì)量為y．
NaOH+HCl=NaCl+H₂O
40  36.5
y   6.57g

40

36.5

=

y

6.57g

y=7.2g
粗產(chǎn)品中含氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：7.2g÷10g×100%=72.0%
答：粗產(chǎn)品中含氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為72.0%．

點(diǎn)評(píng)：在工業(yè)上人們利用石灰水來制取氫氧化鈉，因石灰水的價(jià)格比氫氧化鈉的價(jià)格低，所以我們可以用便宜的來制取貴的藥品．