Question

（2012?常熟市模擬）美麗的青海湖不僅讓我們感受到自然之美，當(dāng)?shù)氐木用襁�能從青海湖內(nèi)“冬天撈堿、夏天撈鹽”．當(dāng)?shù)貙W(xué)校的某化學(xué)興趣小組對(duì)撈出來的純堿進(jìn)行研究，有的同學(xué)認(rèn)為撈出來的全是碳酸鈉，有的同學(xué)認(rèn)為撈出出來的純堿中常�；煊猩倭康穆然�鈉．現(xiàn)在他們準(zhǔn)備以一包冬天撈出來的純堿（若含有雜質(zhì)，只考慮為氯化鈉）為研究對(duì)象，探究該純堿樣品中碳酸鈉的含量．請(qǐng)你參與他們的活動(dòng)．
【小組討論】
觀點(diǎn)I：純堿樣品中只含有碳酸鈉；
觀點(diǎn)II：純堿樣品是由碳酸鈉和少量氯化鈉組成的混合物．
【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】
甲方案：
（1）稱取13.25g純堿樣品，加入過量的澄清石灰水，充分?jǐn)嚢瑁�過濾、洗滌、干燥，得到白色沉淀10.00g；
（2）數(shù)據(jù)處理：請(qǐng)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算該樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（3）計(jì)算過程：
（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)論

純堿樣品是由碳酸鈉和少量氯化鈉組成的混合物，且樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是80%

．
乙方案
（1）稱取樣品質(zhì)量為a g，測得樣品與足量稀硫酸完全反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量為b　g
（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：
①當(dāng)a、b的質(zhì)量關(guān)系滿足

a

b

=

53

22

（填寫含ab字母的表達(dá)式，下同）時(shí)，純堿樣品中含有碳酸鈉，樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是100%；
②當(dāng)a、b的質(zhì)量關(guān)系滿足

a

b

＞

53

22

時(shí)，純堿樣品中含有碳酸鈉，樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是

53b

22a

×100%

；
【實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)】
誤差分析：①甲方案中，白色沉淀的質(zhì)量在過濾、干燥等操作過程中會(huì)有所損耗，造成計(jì)算結(jié)果與實(shí)際值相比偏小，
②乙方案中，有部分生成的二氧化碳?xì)怏w因溶解于水而沒有全部逸出，造成計(jì)算結(jié)果與實(shí)際值相比

偏小

（填寫“偏大”、“偏小”或“不變”）．
【交流反思】
（1）實(shí)驗(yàn)過程中，需用玻璃棒不斷攪拌，該操作的目的是

可以使反應(yīng)充分反應(yīng)

；
（2）甲方按實(shí)驗(yàn)操作中，對(duì)沉淀洗滌的目的是：

可以除去沉淀表面雜質(zhì)，減少誤差

；
（3）乙方案中，需用一定質(zhì)量的19.6%的稀硫酸．現(xiàn)有一瓶98%的濃硫酸（密度為1.84g/cm²），配制乙方案中實(shí)驗(yàn)所用稀硫酸，至少需要濃硫酸的體積是

1.24b

mL（填寫含字母的表達(dá)式）．

Answer 1

分析：【小組討論】
甲方案：（3）計(jì)算過程：根據(jù)樣品與石灰水反應(yīng)生成沉淀碳酸鈣的質(zhì)量，求出碳酸鈉的質(zhì)量，再計(jì)算樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：根據(jù)計(jì)算，分析判斷樣品的組成；
乙方案：根據(jù)樣品（質(zhì)量為a g）與稀硫酸完全反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量（質(zhì)量為b g），求出碳酸鈉的質(zhì)量，再計(jì)算樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
【實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)】②乙方案中，根據(jù)生成的二氧化碳?xì)怏w因溶解于水分析對(duì)計(jì)算的結(jié)果的影響；
【交流反思】
（1）根據(jù)玻璃棒的作用分析；
（2）通過洗滌，可以除去沉淀表面雜質(zhì)，減少誤差；
（3）根據(jù)稀釋溶液時(shí)溶質(zhì)的質(zhì)量不變進(jìn)行計(jì)算．

解答：解：【小組討論】甲方案：
設(shè)純堿樣品中含Na₂CO₃的質(zhì)量為x
Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH
106              100
x               10.00g

106

100

=

x

10.00g

  x=10.60g
純堿樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

10.6g

13.25g

×100%=80%
由此得出的結(jié)論是：純堿樣品是由碳酸鈉和少量氯化鈉組成的混合物，且樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是80%；
乙方案：由Na₂CO₃與硫酸的反應(yīng)：
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
  106 　                                               44
可知：（1）當(dāng)a、b的質(zhì)量關(guān)系滿足

a

b

=

53

22

時(shí)，純堿樣品中只含有碳酸鈉，樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是100%．
（2）當(dāng)a、b的質(zhì)量關(guān)系滿足

a

b

＞

53

22

，純堿樣品是由碳酸鈉和少量氯化鈉組成的混合物，樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是

53b

22a

×100%．
【實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)】
②乙方案中，由于有部分生成的二氧化碳?xì)怏w因溶解于水而沒有全部逸出，再根據(jù)二氧化碳計(jì)算出的碳酸鈉質(zhì)量偏小，從而計(jì)算出的碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也偏�。�
【交流反思】
（1）實(shí)驗(yàn)過程中，通過玻璃棒不斷攪拌，可以使反應(yīng)充分反應(yīng)；
（2）在甲方案實(shí)驗(yàn)操作中，通過洗滌可以除去沉淀表面雜質(zhì)，減少誤差；
（3）設(shè)生成bg二氧化碳需要硫酸的質(zhì)量為y
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
        98             44
       y               bg

    

98

44

=

y

bg

     y=

98b

44

g
設(shè)配制

98b

44

g稀硫酸，至少需要濃硫酸的體積是為：

98b 44 g

1.84g/ml×98%

=1.24bmL
故答為：【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】甲方案：（4）純堿樣品是由碳酸鈉和少量氯化鈉組成的混合物，且樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是80%；乙方案：（2）①

a

b

=

53

22

，②

a

b

＞

53

22

，

53b

22a

×100%；【實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)】②偏小；
【交流反思】（1）可以使反應(yīng)充分反應(yīng)；（2）可以除去沉淀表面雜質(zhì)，減少誤差；（3）1.24b．

點(diǎn)評(píng)：本題將計(jì)算和實(shí)驗(yàn)有機(jī)地結(jié)合起來進(jìn)行考查，通過認(rèn)證審題，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(shí)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．