Question

某興趣小組為測定某工業(yè)純堿（假設(shè)僅含NaHCO₃雜質(zhì)）中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，設(shè)計了下列四種實驗方案：

方案一：純堿樣品測定剩余固體質(zhì)量

（1）稱取mg樣品放入坩堝中充分加熱。坩堝中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：                                              

（2）將坩堝置于干燥器中冷卻后稱量。實驗時需要重復(fù)“加熱、冷卻、稱量”操作多次，其目的是：                                                  。

方案二：稱取mg樣品配成250mL溶液，從中取25mL溶液先用酚酞作指示劑用0.1mol/LHCl溶液滴定至終點，消耗0.1mol/LHCl溶液V₁mL，繼續(xù)用甲基橙作指示劑滴定至終點，消耗0.1mol/LHCl溶液V₂mL。則該樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：                    。

方案三：純堿樣品溶液測定沉淀質(zhì)量

（1）稱取m₁g樣品，置于小燒杯中，加水溶解后滴加足量氯化鈣溶液。將反應(yīng)混和物過濾后的下一步操作是：                         ，沉淀經(jīng)干燥后稱量為m₂g。

（2）如果用氫氧化鈣溶液代替氯化鈣溶液作沉淀劑，在其他操作正確的情況下，_______測定樣品中的Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。（填“能”或“不能”）

方案四：純堿樣品測定生成二氧化碳的質(zhì)量

（1）本實驗采用如圖裝置，C中盛放的物質(zhì)是             。

（2）反應(yīng)前后都要通入N₂，反應(yīng)后通入N₂的目的是：                                

 

 

 

Answer 1

【答案】

方案一：（1）2NaHCO₃=Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O

（2）加熱至恒重，以保證NaHCO₃全部分解

方案二： 或（3分）

方案三：（1）洗滌沉淀　　　（2）能

方案四：（1）濃硫酸�。�2）將生成的二氧化碳從容器內(nèi)排出，被D裝置中堿石灰吸收

【解析】

試題分析：方案一：該方案原理為：在加熱條件下Na₂CO₃能夠穩(wěn)定存在，而NaHCO₃易發(fā)生分解反應(yīng)，從而根據(jù)殘留的固體的量推算出樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；（1）坩堝中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NaHCO₃ Na₂CO₃ + CO₂↑+ H₂O；（2）該方案根據(jù)加熱后殘渣的質(zhì)量來求解，要加熱至恒重，以保證NaHCO₃全部分解；

方案二：該實驗方案的原理為用雙指示劑法測定Na₂CO₃和NaHCO₃的混合物中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，以酚酞作指示劑，發(fā)生的反應(yīng)為Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，再以甲基橙作指示劑，發(fā)生的反應(yīng)為NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑，根據(jù)上述原理，以酚酞作指示劑，發(fā)生的反應(yīng)為Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，n(Na₂CO₃)=n(HCl)= 10×0.1mol/L×0.001V₁L=0.001 V₁ mol，m(Na₂CO₃)=0.106 V₁g，碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.106 V₁g/mg×100%=10.6 V₁/m%；

方案三：該實驗方案的原理為：純堿樣品中的碳酸鈉與氯化鈣溶液反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和水，通過測定碳酸鈣的質(zhì)量來確定碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；（1）碳酸鈣沉淀會附著氯化鈉、氯化鈣等雜質(zhì)，過濾后需用蒸餾水洗滌沉淀；（2）在一定量樣品中加入足量Ca（OH）₂溶液分別發(fā)生如下反應(yīng)Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH，

NaHCO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+NaOH+H₂O，均產(chǎn)生CaCO₃沉淀，根據(jù)樣品的總質(zhì)量和生成CaCO₃沉淀的量，可以計算碳酸鈉質(zhì)量，能測得碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

方案四：該實驗方案的原理為：Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑,

2NaHCO₃+ H₂SO₄= Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑,通過準(zhǔn)確測定樣品的質(zhì)量和二氧化碳的質(zhì)量，來計算碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；（1）該反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳中含有水蒸氣，會影響二氧化碳質(zhì)量的測定，必須除去，故C裝置的作用為干燥二氧化碳，盛放的物質(zhì)是濃硫酸；（2）該方案關(guān)鍵是要準(zhǔn)確測量產(chǎn)生的CO₂的質(zhì)量，實驗前容器內(nèi)含有空氣，空氣中含有二氧化碳，會影響生成的二氧化碳的量，反應(yīng)后裝置中容器內(nèi)含有二氧化碳，不能被D中堿石灰完全吸收，導(dǎo)致測定結(jié)果有較大誤差，所以反應(yīng)前后都要通入N₂，反應(yīng)后通入N₂的目的是：將生成的二氧化碳從容器內(nèi)排出，被D裝置中堿石灰吸收。

考點：以實驗探究“工業(yè)純堿（假設(shè)僅含碳酸氫鈉雜質(zhì)）中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)”為載體，考查化學(xué)實驗原理與裝置評價、實驗基本操作、化學(xué)計算等。