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(jìn)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(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

 

，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)．
【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(jìn)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?xì)怏w中的氯化氫．
（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0.48g．
（3）問題探究
①F中的試劑應(yīng)為

 

．
②B裝置的作用是

 

．
③在步驟②中，A處緩緩?fù)ㄈ胍欢螘r間空氣的目的是

 

．
④若沒有H裝置，則測定的Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會

 

（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裝置后實驗得到了完善，并測得20.0g粗產(chǎn)品只能產(chǎn)生0.44g CO₂．你認(rèn)為更換后的試劑是

 

，原實驗中實驗值0.48g比正確值0.44g偏大的原因是（假設(shè)操作均正確）

 

．
（4）數(shù)據(jù)計算：根據(jù)正確值0.44g求得了粗產(chǎn)品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

Answer 1

分析：【粗產(chǎn)品制備】
（1）根據(jù)廢堿液中的碳酸鈉會與氫氧化鈣反應(yīng)進(jìn)行分析；
【粗產(chǎn)品成分分析】（1）根據(jù)碳酸鹽和氫氧化鈣的性質(zhì)來解答該題；
【含量測定】可以根據(jù)物質(zhì)之間相互作用時的實驗現(xiàn)象判斷物質(zhì)的組成，根據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行相關(guān)方面的計算．

解答：解：【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，因為氫氧化鈣和碳酸鈉能反應(yīng)，所以一定沒有氫氧化鈣，．
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．
【含量測定】Na₂CO₃含量的測定：
（3）①濃硫酸能吸收水蒸氣；
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，防止干擾實驗現(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，若沒有H裝置，則測定的二氧化碳值偏高，計算出的質(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，為了使實驗結(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

106

X

= 

44

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%．
答：碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是5.3%．
故答案為：【粗產(chǎn)品的制備】（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；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；
【含量測定】（3）問題探究：
①濃硫酸；
②B除去空氣中的二氧化碳；
③排出裝置中空氣；
④偏大；
⑤稀硫酸；  
濃鹽酸有揮發(fā)性，產(chǎn)生二氧化碳中含HCl氣體與碳酸氫鈉溶液反應(yīng)又生成了二氧化碳；
（4）5.3%

點(diǎn)評：本題主要考查了化學(xué)方程式的書寫、根據(jù)化學(xué)方程式計算、判斷物質(zhì)的組成等方面的問題．