Question

1．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：使碳酸鈉完全反應(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%，這是因為沉淀物上會附著一些雜質(zhì)．
[方案二]樣品與稀鹽酸反應(yīng)，測定Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
利用下圖所示實驗裝置（鐵架臺略去）和試劑，通過測定樣品和稀鹽酸反應(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，忽略鹽酸的揮發(fā)性且每步反應(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，以排盡裝置A和B中含有的二氧化碳，再接上裝置C和D．
（5）關(guān)閉止水夾K，加入足量的稀鹽酸（雜質(zhì)不與鹽酸反應(yīng)），裝置A中樣品產(chǎn)生氣體的化學(xué)方程式為Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑．
（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．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）碳酸鈉和氯化鈣反應(yīng)生成白色沉淀碳酸鈣和氯化鈉；
（2）為了使碳酸鈉完全反應(yīng)，滴加的CaCl₂溶液要過量；
（3）沉淀碳酸鈣上會附著氯化鈉、氯化鈣、雜質(zhì)等；
（4）空氣中含有二氧化碳；
（5）碳酸鈉和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳；
（6）化學(xué)反應(yīng)遵循質(zhì)量守恒定律，即參加反應(yīng)的物質(zhì)的質(zhì)量之和，等于反應(yīng)后生成的物質(zhì)的質(zhì)量之和．

解答 解：（1）實驗過程如下表所示：

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）滴加的CaCl₂溶液要過量的原因是：使碳酸鈉完全反應(yīng)．
故填：使碳酸鈉完全反應(yīng)．
（3）如果不洗滌沉淀物會造成測定結(jié)果大于91%，這是因為沉淀碳酸鈣上會附著氯化鈉、氯化鈣、雜質(zhì)等．
故填：沉淀物上會附著一些雜質(zhì)．
（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，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：二氧化碳．
（5）關(guān)閉止水夾K，加入足量的稀鹽酸（雜質(zhì)不與鹽酸反應(yīng)），裝置A中，樣品中的碳酸鈉和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳，產(chǎn)生氣體的化學(xué)方程式為：Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑．
故填：Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑．
（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，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，裝置C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，空氣中的二氧化碳和水蒸氣會進(jìn)入裝置C中，導(dǎo)致計算出的二氧化碳質(zhì)量偏大，從而導(dǎo)致測定結(jié)果偏大．
故填：質(zhì)量守恒；C；偏大．

點(diǎn)評 合理設(shè)計實驗，科學(xué)地進(jìn)行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結(jié)論的前提，因此要學(xué)會設(shè)計實驗、進(jìn)行實驗、分析實驗，為學(xué)好化學(xué)知識奠定基礎(chǔ)．