Question

10．某化學(xué)課外活動(dòng)小組欲制取純堿Na₂CO₃溶液并討論實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的相關(guān)問(wèn)題．可供選擇的試劑有：A大理石；B鹽酸；C氫氧化鈉溶液；D澄清石灰水．
三名同學(xué)設(shè)計(jì)的制備方案的反應(yīng)流程分別如下：
甲：NaOH溶液$\stackrel{CO_{2}}{→}$Na₂CO₃溶液
乙：NaOH溶液$→_{①}^{CO_{2}}$NaHCO₃溶液$→_{②}^{加熱蒸干灼燒}$Na₂CO₃固體$\stackrel{H_{2}O}{→}$Na₂CO₃溶液
丙：NaOH溶液$→_{③}^{CO_{2}}$NaHCO₃溶液$→_{④}^{NaOH溶液}$Na₂CO₃溶液
（1）請(qǐng)指出甲、乙兩方案的主要缺點(diǎn)：
甲方案CO₂的通入量不易控制；
乙方案過(guò)程繁瑣，操作復(fù)雜；
（2）若采用丙方案制取純Na₂CO₃溶液，其實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵有反應(yīng)③應(yīng)充分進(jìn)行，③步驟后將NaHCO₃溶液煮沸排除過(guò)量CO₂，反應(yīng)③④所用NaOH溶液的體積應(yīng)相等；
（3）假設(shè)反應(yīng)②所得的Na₂CO₃固體中混有未分解的NaHCO₃．乙同學(xué)選擇澄清石灰水測(cè)定其中NaHCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，乙同學(xué)能否達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康�？能（填“能”或“不能”）若能，�?qǐng)說(shuō)明其計(jì)算所需的數(shù)據(jù)；若不能，請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明理由固體樣品的質(zhì)量和沉淀總質(zhì)量．

Answer 1

分析 （1）方案甲中反應(yīng)生成的碳酸鈉是易溶于水的物質(zhì)，無(wú)法判斷反應(yīng)的終點(diǎn)，不易控制二氧化碳的用量，方案乙能夠?qū)崿F(xiàn)制取碳酸鈉溶液，但是整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程比較復(fù)雜；
（2）控制二氧化碳的用量與氫氧化鈉充分反應(yīng)生成碳酸氫鈉，過(guò)量的二氧化碳要加熱碳酸氫鈉溶液除去，且碳酸氫鈉與④中氫氧化鈉恰好反應(yīng)，則③④所用氫氧化鈉的量應(yīng)該相同；
（3）相同質(zhì)量的碳酸鈉和碳酸鈉與碳酸氫鈉的混合物與氫氧化鈣反應(yīng)生成的碳酸鈣沉淀的質(zhì)量不同，所以可以使用石灰水測(cè)定其中NaHCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）方案甲中氫氧化鈉能與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉，二者反應(yīng)生成的碳酸鈉是易溶于水的物質(zhì)，無(wú)法判斷反應(yīng)的終點(diǎn)，不易控制二氧化碳的用量，方案乙能夠?qū)崿F(xiàn)制取碳酸鈉溶液，但是整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程繁瑣，操作復(fù)雜，
故答案為：CO₂的通入量不易控制；過(guò)程繁瑣，操作復(fù)雜；
（2）采用丙制取碳酸鈉溶液，為保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，③中要注意控制二氧化碳的用量與氫氧化鈉充分反應(yīng)生成碳酸氫鈉，過(guò)量的二氧化碳要加熱碳酸氫鈉溶液除去，且③④所用氫氧化鈉的量應(yīng)該相同，則反應(yīng)③與④所用NaOH溶液的體積應(yīng)相等，
故答案為：反應(yīng)③應(yīng)充分進(jìn)行，③步驟后將NaHCO₃溶液煮沸排除過(guò)量CO₂，反應(yīng)③④所用NaOH溶液的體積應(yīng)相等；
（3）相同質(zhì)量的碳酸鈉和碳酸鈉與碳酸氫鈉的混合物與氫氧化鈣反應(yīng)生成的碳酸鈣沉淀的質(zhì)量不同，所以可以使用石灰水測(cè)定其中NaHCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，若知道固體樣品的質(zhì)量m，沉淀的總質(zhì)量n，通過(guò)列方程可以計(jì)算碳酸鈉、碳酸氫鈉的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，
故答案為：能；固體樣品的質(zhì)量和沉淀總質(zhì)量．

點(diǎn)評(píng) 本題考查實(shí)驗(yàn)制備方案，涉及對(duì)原理的分析評(píng)價(jià)、物質(zhì)含量的測(cè)定等，本題的關(guān)鍵是得到純凈的Na₂CO₃溶液，注意理解化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中“科學(xué)性、安全性、可行性、簡(jiǎn)約性”原則，題目難度中等．