Question

（10分）課外化學(xué)興趣小組的同學(xué)利用某化工廠(chǎng)的廢堿液（主要成分為Na₂CO₃、還含有少量NaCl，其它雜質(zhì)不計(jì)）和石灰乳（氫氧化鈣的懸濁液）為原料制備燒堿，并對(duì)所得的燒堿粗產(chǎn)品的成分進(jìn)行分析和測(cè)定。

【粗產(chǎn)品制備】

（1）將廢堿液加熱蒸發(fā)濃縮，形成較濃的溶液，冷卻后與石灰乳混合，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為                                        。

（2）將反應(yīng)后的混合物過(guò)濾，得到的濾液進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，制得NaOH粗產(chǎn)品。

【粗產(chǎn)品成分分析】

（1）取適量粗產(chǎn)品溶于水，加入Ba(NO₃)₂溶液出現(xiàn)白色渾濁，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為                                       ，由此該粗產(chǎn)品中一定不含有          。

（2）該小組同學(xué)通過(guò)對(duì)粗產(chǎn)品成分的實(shí)驗(yàn)分析，確定該粗產(chǎn)品中含有三種物質(zhì)。

【含量測(cè)定】Na₂CO₃含量的測(cè)定

（1）該興趣小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置。取20.0g粗產(chǎn)品，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

【說(shuō)明】 ①堿石灰是CaO與NaOH的固體混合物。

②CO₂在飽和NaHCO₃溶液中的溶解度非常小。

（2）操作步驟：

①連接好裝置，檢查氣密性；將藥品加入各裝置

②打開(kāi)彈簧夾C，在A處緩緩?fù)ㄈ胍欢螘r(shí)間空氣；

③稱(chēng)量G的質(zhì)量；

④關(guān)閉彈簧夾C，慢慢滴加濃鹽酸，直至D中無(wú)氣泡冒出；

⑤打開(kāi)彈簧夾C，再次緩緩?fù)ㄈ胍欢螘r(shí)間空氣；

⑥再次稱(chēng)量G的質(zhì)量，得前后兩次質(zhì)量差為0.48g。

（3）問(wèn)題探究：

①在用托盤(pán)天平稱(chēng)量粗產(chǎn)品時(shí)，如果天平的指針向右偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明                      。

②B裝置的作用是                                            。

③在步驟②中，A處緩緩?fù)ㄈ胍欢螘r(shí)間空氣的目的是                               。

④若沒(méi)有H裝置，則測(cè)定的Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)        （填“偏大”、“偏小”、“不變”）。

⑤該興趣小組指導(dǎo)老師認(rèn)為該方案有些不合理，指導(dǎo)同學(xué)們更換了其中的一種試劑并去掉了一個(gè)裝置后實(shí)驗(yàn)得到了完善，并測(cè)得20.0 g粗產(chǎn)品只能產(chǎn)生0.44 g CO₂ 。你認(rèn)為更換后的試劑是             ，原實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)值0.48g比正確值0.44 g偏大的原因是（假設(shè)操作均正確）                                                         。（4）數(shù)據(jù)計(jì)算：

根據(jù)正確值0.44 g，求得粗產(chǎn)品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是          （寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）。

 

Answer 1

【答案】

【粗產(chǎn)品制備】（1）   Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH         。

【粗產(chǎn)品成分分析】（1） Ba（NO₃）₂+Na₂CO₃═BaCO₃↓+2NaNO₃ ， Ca（OH）₂ 。

【含量測(cè)定】Na₂CO₃含量的測(cè)定：

（3）問(wèn)題探究：

①  樣品質(zhì)量不足   ；② 吸收除去空氣中的二氧化碳，以免對(duì)實(shí)驗(yàn)干擾 ；

③  排盡裝置內(nèi)空氣（中的二氧化碳?xì)怏w），以免對(duì)實(shí)驗(yàn)干擾；   ④    偏大 

⑤  稀硫酸 ； 濃鹽酸有揮發(fā)性，產(chǎn)生的二氧化碳中含HCl氣體與碳酸氫鈉溶液反應(yīng)又產(chǎn)生二氧化碳  

（4）數(shù)據(jù)計(jì)算：  5.3%  。

說(shuō)明：化學(xué)方程式、計(jì)算過(guò)程、最終結(jié)果均正確才給分。

【解析】：【粗產(chǎn)品制備】

（1）氫氧化鈣和碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，故答案為：Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH，

【粗產(chǎn)品成分分析】

（1）碳酸鈉能和硝酸鋇反應(yīng)生成沉淀，化學(xué)方程式為：Na₂CO₃+Ba（NO₃）₂═BaCO₃↓+2NaNO₃，因?yàn)闅溲趸�鈣和碳酸鈉能反應(yīng)，所以一定沒(méi)有氫氧化鈣，．

由上可知一定有碳酸鈉存在，而碳酸鈉與氫氧化鈣在溶液中不能共存．

【含量測(cè)定】Na₂CO₃含量的測(cè)定：

（3）①在用托盤(pán)天平稱(chēng)量粗產(chǎn)品時(shí)，如果天平的指針向右偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明粗產(chǎn)品質(zhì)量不足

②氫氧化鈉溶液能吸收空氣中的二氧化碳；

③向A裝置中通入氣體可以將裝置中的氣體排凈，防止干擾實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論；

④H裝置能防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進(jìn)入G裝置，若沒(méi)有H裝置，則測(cè)定的二氧化碳值偏高，計(jì)算出的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大；

⑤裝置D中濃鹽酸揮發(fā)出的氯化氫與裝置E中NaHCO₃反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳，使二氧化碳的值偏大，為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確防止干擾，可以把濃鹽酸換成稀硫酸，

（4）設(shè)碳酸鈉的質(zhì)量為X

Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑

106                   44

X                    0.44克

解得：X=1.06克

碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：（1.06克÷20.0克）×100%=5.3%．