Question

10．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(xiàn)．用“侯氏制堿法”制得的純堿中常含有氯化鈉等雜質(zhì)，化學(xué)興趣小組欲對某品牌純堿樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行實驗探究，在老師的指導(dǎo)下，他們設(shè)計了下列兩種實驗方案進(jìn)行試驗．
資料摘要：Ⅰ．碳酸鈉和氯化鈣能發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)．
Ⅱ．濃硫酸具有很強(qiáng)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(yīng)，測定Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
（1）樣品與氯化鈣溶液的反應(yīng)實驗（雜質(zhì)不與氯化鈣溶液反應(yīng)）：

實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)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(yīng)的化學(xué)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(yīng)．
（3）將反應(yīng)后的混合物進(jìn)行過濾，把獲得的沉淀物進(jìn)行洗滌、干燥、稱量．利用沉淀物質(zhì)量計算出Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為91%．如果不洗滌沉淀物會造成測定結(jié)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(zhì)使沉淀物質(zhì)量增加，所以使得計算出的碳酸鈉的質(zhì)量增大．
【方案二】樣品與稀硫酸反應(yīng)，測定Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
利用如圖所示實驗裝置（鐵架臺略去）和試劑，通過測定樣品和稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂氣體的質(zhì)量，計算Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（裝置氣密性良好且每步反應(yīng)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，再接上裝置C和D．其目的是防止空氣中的二氧化碳對實驗結(jié)果產(chǎn)生影響．
（5）關(guān)閉止水夾K，加入足量的稀硫酸（雜質(zhì)不與稀硫酸反應(yīng)），裝置A中樣品產(chǎn)生氣體的化學(xué)方程式為Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑．該方案中不能用稀鹽酸代替稀硫酸的原因是鹽酸具有揮發(fā)性．
（6）待裝置A中的反應(yīng)結(jié)束后，再一次打開止水夾K，繼續(xù)往裝置通入已除去CO₂的空氣一段時間的目的是使生成的二氧化碳全部被C裝置中的氫氧化鈉吸收．根據(jù)質(zhì)量守恒定律，裝置C（填標(biāo)號）在反應(yīng)前后的質(zhì)量差就是產(chǎn)生CO₂的質(zhì)量，由此計算出該樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．若沒有裝置D，將會使測定結(jié)果偏大（選填“偏大”或“偏小”）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)碳酸鈉溶液和氯化鈣溶液反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉進(jìn)行解答；
（2）根據(jù)滴加的CaCl₂溶液要過量的原因與碳酸鈉充分反應(yīng)進(jìn)行解答；
（3）根據(jù)不洗滌碳酸鈣表面可能會附著一層可溶性物質(zhì)使沉淀物質(zhì)量增加進(jìn)行解答；
（4）根據(jù)空氣中含有二氧化碳進(jìn)行解答；
（5）根據(jù)鹽酸和碳酸鈉反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳進(jìn)行解答；
（6）為了使反應(yīng)生成的二氧化碳全部被氫氧化鈉溶液吸收，應(yīng)該待裝置A中的反應(yīng)結(jié)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；
C裝置在反應(yīng)前后的質(zhì)量差就是產(chǎn)生CO₂的質(zhì)量；
D中的堿石灰能夠吸收空氣中的水和二氧化碳，以防二氧化碳進(jìn)入C裝置影響實驗結(jié)果．

解答 解：（1）碳酸鈉溶液和氯化鈣溶液反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉，反應(yīng)的化學(xué)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(yīng)；故填：與碳酸鈉充分反應(yīng)；
（3）不洗滌碳酸鈣表面可能會附著一層可溶性物質(zhì)使沉淀物質(zhì)量增加，所以使得計算出的碳酸鈉的質(zhì)量增大從而導(dǎo)致樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大；故填：不洗滌碳酸鈣表面可能會附著一層可溶性物質(zhì)使沉淀物質(zhì)量增加，所以使得計算出的碳酸鈉的質(zhì)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：防止空氣中的二氧化碳對實驗結(jié)果產(chǎn)生影響；
（5）硫酸和碳酸鈉反應(yīng)生成硫酸鈉、水和二氧化碳，化學(xué)方程式為Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑；鹽酸具有揮發(fā)性，影響實驗結(jié)果；故填：Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑；鹽酸具有揮發(fā)性；
（6）待裝置A中的反應(yīng)結(jié)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，目的是使生成的二氧化碳全部被C裝置中的氫氧化鈉吸收；
裝置C在反應(yīng)前后的質(zhì)量差就是產(chǎn)生CO₂的質(zhì)量；
若沒有裝置D，空氣中的二氧化碳會進(jìn)入氫氧化鈉溶液中，將會使測定結(jié)果偏大．
故填：使生成的二氧化碳全部被C裝置中的氫氧化鈉吸收；質(zhì)量守恒；C；偏大．

點評 本題將計算和實驗有機(jī)地結(jié)合起來進(jìn)行考查，通過認(rèn)真審題，結(jié)合題干中已給出一系列的提示，根據(jù)提出的問題，發(fā)現(xiàn)有用的信息，充分發(fā)揮聯(lián)想，與已有的知識建立聯(lián)系，然后進(jìn)行類比推導(dǎo)，從而達(dá)到解決問題的目的．