Question

“侯氏制堿法”制得的純堿（Na₂CO₃）中常含有少量氯化鈉．某化學興趣小組的同學開展測定某純堿樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分數(shù)．
[方案一]沉淀分析法 （如圖甲所示）

則：
（1）“操作1”的名稱是

 

．
（2）溶液M中含有的陽離子有

 

．
（3）確定CaCl₂溶液是否過量的方法是

 

．
（4）若沉淀A沒有洗滌烘干，導(dǎo)致Na₂CO₃的質(zhì)量分數(shù)

 

（填偏大、偏小或不變）．
（5）計算出Na₂CO₃的質(zhì)量分數(shù)為

 

（用字母m、n的代數(shù)式表示）．
[方案二]氣體分析法
資料：NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑
（1）第一小組同學用圖乙1裝置：用

 

（填“稀鹽酸”或“稀硫酸”）與樣品反應(yīng)，通過稱量干燥管反應(yīng)前后的質(zhì)量來測定CO₂質(zhì)量．寫出產(chǎn)生CO₂化學方程式：

 

．
實驗結(jié)束發(fā)現(xiàn)測定結(jié)果偏小，則可能的原因是

 

．
（2）第二小組同學用圖乙2所示裝置實驗，測定產(chǎn)生的CO₂氣體的體積．其中儀器a的名稱是

 

，請指出使用該裝置后可能引起測定結(jié)果偏大的兩個原因

 

、

 

．
（3）第三小組同學用圖乙3裝置進行實驗：檢查裝置的氣密性后，在燒瓶中加入樣品，通過注射器向燒瓶中加入稀硫酸．
①請寫出檢查裝置B的氣密性的方法

 

．
②在水面上放一層植物油的目的是

 

，植物油上方原有空氣對實驗
結(jié)果

 

 （填“有”或“沒有”）影響．
③實驗結(jié)束后讀取量氣管中液面數(shù)字時需進行的操作是

 

．
④計算Na₂CO₃質(zhì)量分數(shù)需要測定的數(shù)據(jù)有

 

．（填字母序號）
A．加入稀硫酸的體積   B．樣品的質(zhì)量    C．反應(yīng)的時間  D．量氣管反應(yīng)前后的讀數(shù)
⑤若樣品質(zhì)量為1.5g，反應(yīng)前量氣管讀數(shù)為10mL，反應(yīng)后量氣管讀數(shù)為254mL，加入稀硫酸的體積為20mL，試計算：反應(yīng)產(chǎn)生CO₂體積為

 

；樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分數(shù)為

 

（已知標準狀況下22.4L CO₂的質(zhì)量等于44g）．（寫出計算過程）

Answer 1

考點：實驗探究物質(zhì)的組成成分以及含量,量氣裝置,過濾的原理、方法及其應(yīng)用,檢查裝置的氣密性,鹽的化學性質(zhì),根據(jù)化學反應(yīng)方程式的計算

專題：科學探究

分析：【方案一】（1）操作1中加入過量氯化鈣的目的是把碳酸鈉充分反應(yīng)，然后經(jīng)過過濾操作把固體和液體分離；
（2）樣品中的氯化鈉和氯化鈣不反應(yīng)，由于氯化鈣過量，因此碳酸鈉完全反應(yīng)，且生成了氯化鈉，因此溶液M中含有的陽離子有鈉離子和鈣離子；
（3）若CaCl₂不過量，則會有Na₂CO₃剩余，再加入CaCl₂后若生成沉淀則說明不過量，如果無沉淀，則過量；
（4）若沉淀A沒有洗滌烘干，會導(dǎo)致計算出的碳酸鈉質(zhì)量偏大；
（5）根據(jù)碳酸鈉和氯化鈣反應(yīng)的化學方程式結(jié)合生成的碳酸鈣的質(zhì)量列比例方程計算即可；
【方案二】（1）從稀鹽酸能揮發(fā)出少量的氯化氫氣體，碳酸鈉和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鈉和水和二氧化碳，由于裝置內(nèi)還有一定量的二氧化碳氣體沒有被堿石灰吸收，去分析；
（2）從儀器的圖及用途；由于濃鹽酸揮發(fā)出的氯化氫氣體和NaHCO₃溶液反應(yīng)生成二氧化碳會使測得二氧化碳的體積增大，加入的濃鹽酸增大了體積，也導(dǎo)致是二氧化碳的體積增大去分析；
（3）①從檢查裝置B的氣密性的方法去分析；
②從防止二氧化碳能溶于水且和水反應(yīng)去分析；
③從氣體的體積受壓強的影響較大去分析；
④從計算Na₂CO₃質(zhì)量分數(shù)需要測出樣品的質(zhì)量，通過量氣管反應(yīng)前后的讀數(shù)，確定生成二氧化碳的體積，求出碳酸鈉的質(zhì)量，由于加入稀硫酸也占有一定的體積，所以要從量氣管的讀數(shù)中減去去分析；
⑤從生成二氧化碳的體積為：254mL-20mL-10mL=224mL；根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量，利用化學方程式的計算求出碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)．

解答：解：【方案一】（1）“操作Ⅰ”的名稱是過濾，故答案為：過濾；
（2）樣品中的氯化鈉和氯化鈣不反應(yīng)，由于氯化鈣過量，因此碳酸鈉完全反應(yīng)，且生成了氯化鈉，因此溶液M中含有的陽離子有鈉離子和鈣離子，故答案為：鈉離子和鈣離子；
（3）若CaCl₂不過量，則會有Na₂CO₃剩余，再加入CaCl₂后若生成沉淀則說明不過量，如果無沉淀，則過量；故答案為：靜置混合物，向上層清液中再滴加CaCl₂溶液，如果無沉淀，則過量；
（4）若沉淀A沒有洗滌烘干，會導(dǎo)致計算出的碳酸鈉質(zhì)量偏大，碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)就偏大；故答案為：偏大；
（5）設(shè)樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分數(shù)為x，則
Na₂CO₃+CaCl₂=2NaCl+CaCO₃↓
106                 100
mgx                 ng

106

100

=

mgx

ng

解得x=

53n

50m

，故答案為：

53n

50m

；
【方案二】（1）由于稀鹽酸能揮發(fā)出少量的氯化氫氣體，會使測得的數(shù)據(jù)偏大，所以選擇稀硫酸；碳酸鈉和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鈉和水和二氧化碳，其反應(yīng)的化學方程式為：Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑；由于裝置內(nèi)還有一定量的二氧化碳氣體沒有被堿石灰吸收，會使測得二氧化碳的質(zhì)量偏小，導(dǎo)致計算出碳酸鈉的質(zhì)量偏��；故答案為：稀硫酸       Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑      裝置內(nèi)的殘留二氧化碳沒有被吸收；
（2）由儀器的圖及用途可知儀器為：分液漏斗；由于濃鹽酸揮發(fā)出的氯化氫氣體和NaHCO₃溶液反應(yīng)生成二氧化碳會使測得二氧化碳的體積增大，導(dǎo)致測得的結(jié)果偏大；由于加入的濃鹽酸增大了體積，也導(dǎo)致是二氧化碳的體積增大，導(dǎo)致測得的結(jié)果偏大；故答案為：濃鹽酸揮發(fā)出的氯化氫氣體和NaHCO₃溶液反應(yīng)生成二氧化碳     加入的濃鹽酸增大了體積；
（3）①檢查裝置B的氣密性的方法：向量氣管內(nèi)加水，調(diào)整左右兩邊液面相平，用止水夾夾住AB之間膠皮管，繼續(xù)向量氣管內(nèi)加水，量氣管內(nèi)形成一段高于左邊液面的水柱；故答案為：向量氣管內(nèi)加水，調(diào)整左右兩邊液面相平，用止水夾夾住AB之間膠皮管，繼續(xù)向量氣管內(nèi)加水，量氣管內(nèi)形成一段高于左邊液面的水柱；
②為防止二氧化碳能溶于水且和水反應(yīng)，所以在水面上放一層植物油；由于通過量氣管內(nèi)水的體積確定生成二氧化碳的體積，只有產(chǎn)生了二氧化碳氣體右側(cè)液面才會上升，所以植物油上方的空氣對結(jié)果沒有影響；故答案為：防止二氧化碳能溶于水且和水反應(yīng)    沒有；
③由于氣體的體積受壓強的影響較大，所以讀數(shù)時調(diào)整量氣管，使左右液面相平以保證反應(yīng)前后裝置AB內(nèi)存在氣體體積相同；故答案為：調(diào)整量氣管，使左右液面相平；
④計算Na₂CO₃質(zhì)量分數(shù)需要測出樣品的質(zhì)量，通過量氣管反應(yīng)前后的讀數(shù)，確定生成二氧化碳的體積，求出碳酸鈉的質(zhì)量，由于加入稀硫酸也占有一定的體積，所以要從量氣管的讀數(shù)中減去；故答案為：ABD；
⑤由于反應(yīng)前量氣管讀數(shù)為10mL，反應(yīng)后量氣管讀數(shù)為254mL，加入稀硫酸的體積為20mL，所以生成二氧化碳的體積為：254mL-20mL-10mL=224mL；所以二氧化碳的質(zhì)量為：

0.224L

22.4L

×44g=0.44g；
設(shè)樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)為X
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
106                   44
1.5gx                0.44g

106

44

=

1.5gx

0.44g

解之得：X=70.7%
故答案為：22.4mL      70.7%

點評：本題難度太大，考查了多方面的化學知識，要想做對此題必須知識全面，再加上足夠的細心和耐心才行．