Question

課外化學(xué)興趣小組的同學(xué)利用某化工廠的廢堿液（主要成分為Na₂CO₃、還含有少量NaCl，其它雜質(zhì)不計）和石灰乳（氫氧化鈣的懸濁液）為原料制備燒堿，并對所得的燒堿粗產(chǎn)品的成分進行分析和測定．
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)后的混合物過濾，得到的濾液進行蒸發(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，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

，該粗產(chǎn)品中一定不含有

 

，理由是

 

．
（2）該小組同學(xué)通過對粗產(chǎn)品成分的實驗分析，確定該粗產(chǎn)品中含有三種物質(zhì)．
粗產(chǎn)品含量測定：
Na₂CO₃含量的測定：
（1）該興趣小組的同學(xué)設(shè)計了下圖所示的實驗裝置．取20.0g粗產(chǎn)品，進行實驗．
說明：①堿石灰是CaO與NaOH的固體混合物．
②E裝置中的飽和NaHCO₃溶液是為了除去二氧化碳氣體中的氯化氫，發(fā)生
的反應(yīng)為：NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O．
（2）操作步驟
①連接好裝置，檢查氣密性；
②打開彈簧夾C，在A處緩緩?fù)ㄈ胍欢螘r間空氣；
③稱量G的質(zhì)量；
④關(guān)閉彈簧夾C，慢慢滴加濃鹽酸至過量，直至D中無氣泡冒出；
⑤打開彈簧夾C，再次緩緩?fù)ㄈ胍欢螘r間空氣；
⑥再次稱量G的質(zhì)量，得前后兩次質(zhì)量差為4.8g．
（3）問題探究
①F中的試劑應(yīng)為

 

．
②B裝置的作用是

 

，H裝置的作用是

 

．
③若沒有H裝置，則測定的Na₂CO₃的質(zhì)量分數(shù)會

 

（填“偏大”、“偏小”、“不變”）．
事實上20.0g粗產(chǎn)品只能產(chǎn)生4.4g CO₂．請你仔細分析上述實驗，解釋實驗值4.8g比正確值4.4g偏大的原因（假設(shè)操作均正確）

 

．
（4）數(shù)據(jù)計算
根據(jù)正確值4.4g可求得粗產(chǎn)品中Na₂CO₃的質(zhì)量分數(shù)為

 

%．
NaOH含量的測定：
該小組同學(xué)又另取20.0g粗產(chǎn)品，逐滴加入20%的鹽酸至恰好完全反應(yīng)時，消耗鹽酸的質(zhì)量為73g，放出CO₂ 4.4g（不考慮二氧化碳氣體的溶解）．求原粗產(chǎn)品中NaOH的質(zhì)量分數(shù)．（寫出計算過程）

Answer 1

分析：（1）根據(jù)復(fù)分解反應(yīng)的條件即可，注意沉淀符號．
（2）根據(jù)復(fù)分解反應(yīng)的條件即可，注意沉淀符號．
（3）測定碳酸鈉的含量是依據(jù)二氧化碳的多少來計算，所以要排除外界所有二氧化碳以及水蒸汽的影響即可．
（4）寫出化學(xué)方程式并根據(jù)已知條件進行計算即可．

解答：解：
（1）根據(jù)復(fù)分解反應(yīng)的條件及其所給的物質(zhì)可知，碳酸鈉和氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，故答案為：
Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH．
（2）根據(jù)復(fù)分解反應(yīng)的條件及其所給的物質(zhì)可知，碳酸鈉和硝酸鋇生成碳酸鋇沉淀；又因為碳酸鈉和氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，所以碳酸鈉和氫氧化鈣在溶液中不會同時出現(xiàn)；故答案為：
Na₂CO₃+Ba（NO₃）₂=BaCO₃↓+2NaNO₃；Ca（OH）₂；Ca（OH）₂和Na₂CO₃能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在溶液中不能共存．
（3）Na₂CO₃含量的測定：根據(jù)G裝置的增重來測定，在這個題中G增重的質(zhì)量就是二氧化碳的質(zhì)量，因此要排除外界因素的影響；碳酸鈉和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉和二氧化碳和水，因此要排除大氣中的二氧化碳和水蒸汽．
①濃硫酸具有吸水性，可以吸收水蒸汽，排除水蒸氣對實驗的影響，故答案為：濃硫酸．
②為了保證實驗的準(zhǔn)確性，必須排除大氣中的水蒸氣和二氧化碳的影響，故答案為：除去空氣中的二氧化碳；防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣被G中堿石灰吸收．
③如果沒有H裝置，空氣中的水蒸氣和二氧化碳就會和G中的堿石灰反應(yīng)，故答案為：偏大．
④鹽酸具有揮發(fā)性，揮發(fā)出來的鹽酸和碳酸氫鈉反應(yīng)生成二氧化碳氣體，故答案為：裝置D中濃鹽酸揮發(fā)出的氯化氫與裝置E中NaHCO₃反應(yīng)又產(chǎn)生了二氧化碳．
（4）設(shè)碳酸鈉的質(zhì)量是X，
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
106                   44
X                     4.4

106

44

═

X

4.4

得：X═10.6
碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)是：

10.6

20

×100%═53%．
NaOH含量的測定：
（1）設(shè)與粗產(chǎn)品中碳酸鈉反應(yīng)消耗的鹽酸溶液中含氯化氫的質(zhì)量為y．
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
       73             44
       y             4.4g

73

44

=

y

4.4g

    得：y═7.3g
（2）73g20%鹽酸溶液中含氯化氫的質(zhì)量為：73g×20%=14.6g
與粗產(chǎn)品中氫氧化鈉反應(yīng)消耗的鹽酸溶液中含氯化氫的質(zhì)量為：14.6g-7.3g=7.3g
設(shè)粗產(chǎn)品中含氫氧化鈉的質(zhì)量為z．
NaOH+HCl=NaCl+H₂O
40   36.5
z    7.3g

40

36.5

═

z

7.3g

得：z=8g
粗產(chǎn)品中含氫氧化鈉的質(zhì)量分數(shù)為：

8g

20g

×100%=40%
答：粗產(chǎn)品中含氫氧化鈉的質(zhì)量分數(shù)為40%．

點評：學(xué)會設(shè)計實驗并能夠排除不利因素的影響，同時注化學(xué)方程式的計算規(guī)范．