Question

16．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(jì)）和石灰乳為原料制備燒堿，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Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH．
（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，滴加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：Na₂CO₃+Ba（NO₃）₂=BaCO₃↓+2NaNO，該粗產(chǎn)品中一定不含有Ca（OH）₂，理由是：Ca（OH）₂和Na₂CO₃能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在溶液中不能共存．
（2）該小組同學(xué)通過對(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)．
【粗產(chǎn)品含量測(cè)定】Na₂CO₃含量的測(cè)定：
（1）該興趣小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置．取10.0g粗產(chǎn)品，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．說明堿石灰是CaO與NaOH 的固體混合物．E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，發(fā)生的反應(yīng)為：
NaHCO₃ 十HC1=NaCl十CO₂↑十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(shí)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(shí)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：F中的試劑應(yīng)為濃硫酸，B裝置的作用是除去空氣中的二氧化碳，H裝置的作用是防止空氣中的水和二氧化碳進(jìn)入G裝置．若沒有H裝置，則測(cè)定的Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)偏大（填“偏大”、“偏小”、“不變”）．事實(shí)上10.0g粗產(chǎn)品只能產(chǎn)生0.44g CO₂．請(qǐng)你仔細(xì)分析上述實(shí)驗(yàn)，解釋實(shí)驗(yàn)值0..48g比正確值0.44g偏大的原因（假設(shè)操作均正確）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．
（4）數(shù)據(jù)計(jì)算：根據(jù)正確值0.44g可求得粗產(chǎn)品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為%．NaOH含量的測(cè)定：該小組同學(xué)又另取10.0g粗產(chǎn)品，逐滴加入20%的鹽酸至恰好完全反應(yīng)時(shí)，消耗鹽酸的質(zhì)量為36.5g．放出CO₂ 0.44g（不考慮二氧化碳?xì)怏w的溶解）．求原粗產(chǎn)品中NaOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．（寫出計(jì)算過程）

Answer 1

分析 可以根據(jù)物質(zhì)之間相互作用時(shí)的實(shí)驗(yàn)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(jì)算．從實(shí)驗(yàn)給定的流程中分析命題人的設(shè)計(jì)思路，從而結(jié)合思路考查方案的設(shè)計(jì)意圖、是否科學(xué)以及如何進(jìn)一步完善．

解答 解：【粗產(chǎn)品制備】
（1）碳酸鈉和氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣和氫氧化鈉，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：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，由于Ca（OH）₂和Na₂CO₃能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在溶液中不能共存．所以，該粗產(chǎn)品中一定不含有Ca（OH）₂；
【粗產(chǎn)品含量測(cè)定】
（3）由于濃硫酸具有吸水性，F(xiàn)中的試劑應(yīng)為濃硫酸；氫氧化鈉溶液能吸收空氣中的二氧化碳．所以B裝置的作用是除去空氣中的二氧化碳．H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(cè)定的二氧化碳值偏高，計(jì)算出的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大．實(shí)驗(yàn)值0..48g比正確值0.44g偏大的原因是：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．
（4）設(shè)碳酸鈉的質(zhì)量為X
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
106                   44
X                    0.44g
$\frac{106}{44}=\frac{x}{0.44g}$   解得：x=1.06g
碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{10.6g}{10g}$×100%=10.6%．
故答為：【粗產(chǎn)品制備】（1）Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH；
【粗產(chǎn)品成分分析】（1）Na₂CO₃+Ba（NO₃）₂=BaCO₃↓+2NaNO，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；
【粗產(chǎn)品含量測(cè)定】（3）濃硫酸，除去空氣中的二氧化碳．H裝置能防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進(jìn)入G裝置；偏大；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．
；（4）10.6%．

點(diǎn)評(píng) 本題主要看出了化學(xué)方程式的書寫、根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算、判斷物質(zhì)的組成等方面的問題．