Question

2．某研究性學習小組設計了測定純堿（Na₂CO₃）樣品（只含NaCl雜質）中Na₂CO₃質量分數的實驗方案．請回答下列問題：
小資料：堿石灰的主要成分是氫氧化鈉和氧化鈣的混合物
（1）氣體法．
【原理思路】利用Na₂CO₃與稀硫酸反應產生CO₂，通過測量丙裝置實驗前后的質量得出CO₂質量，從而計算碳酸鈉的質量分數．（不考慮原裝置內空氣的影響）
【實驗分析】小科同學根據以上思路，設計了如圖的實驗裝置．

①實驗裝置乙中盛放的試劑為濃硫酸；
②小明同學認為小科的方案存在問題，即使操作規(guī)范下也會造成結果偏低，請你替他說說理由甲中產生的二氧化碳沒有全部被丙中的氫氧化鈉溶液吸收
（2）沉淀法．
【實驗原理】利用碳酸根離子與鈣離子結合生成沉淀，通過沉淀的質量而得出碳酸鈉的質量分數．
【實驗步驟】①用托盤天平稱取樣品11.0g放入燒杯中，加水使其完全溶解；
②加入過量的CaCl₂溶液充分反應．
③過濾、洗滌、干燥、稱量沉淀的質量為10.0g．
④通過以上提供的數據計算出樣品中碳酸鈉的質量分數．（寫出計算過程，結果保留至0.1%）

Answer 1

分析 （1）氣體法．
利用Na₂CO₃與稀硫酸反應產生CO₂，通過測量丙裝置實驗前后的質量得出CO₂質量，從而計算碳酸鈉的質量分數．注意用氫氧化鈉溶液吸收原燒瓶中空氣中的CO₂．
（2）沉淀法．
根據沉淀的質量，求碳酸根的質量，從而求通過提供的數據計算出樣品中碳酸鈉的質量分數．

解答 解：（1）氣體法．
【實驗分析】根據圖1的實驗裝置．則可推測：
①實驗裝置乙中盛放的試劑為濃硫酸（或濃H₂SO₄），其作用是吸收水蒸氣（或干燥CO₂），防止水蒸氣被丙吸收，對實驗結果造成干擾．
②如果有CO₂殘留在燒瓶內，沒有被氫氧化鈉吸收，也會造成結果偏低，
（2）④寫出計算過程
解：樣品中碳酸鈉的質量為x
Na₂CO₃+CaCl₂=Ca CO₃↓+2NaCl
106                     100
x                         10.0g
$\frac{106}{x}=\frac{100}{10.0g}$
x=10.6g
樣品中碳酸鈉的質量分數$\frac{10.6g}{11.0g}$×100%≈96.4%
答：樣品中碳酸鈉的質量分數為96.4%
故答案為：（1）①濃硫酸．
②甲中產生的二氧化碳沒有全部被丙中的氫氧化鈉溶液吸收（甲、乙儀器上方空間有沒被吸收的二氧化碳）
（2）96.4%．

點評 此題考查測定純堿（Na₂CO₃）樣品（只含NaCl雜質）中Na₂CO₃質量分數的實驗方案的探究方法，涉及知識面豐富，綜合性強，實屬一道培養(yǎng)學生能力的好題．