Question

課外化學興趣小組的同學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品的成分進行分析和測定．
粗產品制備：
（1）將廢堿液加熱蒸發濃縮，形成較濃的溶液，冷卻后與石灰乳混合，發生反應的化學方程式為

 

．
（2）將反應后的混合物過濾，得到的濾液進行蒸發結晶，制得NaOH粗產品．
粗產品成分分析：
（1）取適量粗產品溶于水，加入Ba（NO₃）₂溶液出現白色渾濁，發生反應的化學方程式為

 

，該粗產品中一定不含有

 

，理由是

 

．
（2）該小組同學通過對粗產品成分的實驗分析，確定該粗產品中含有三種物質．
粗產品含量測定：
Na₂CO₃含量的測定：
（1）該興趣小組的同學設計了下圖所示的實驗裝置．取20.0g粗產品，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，發生
的反應為：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處緩緩通入一段時間空氣；
③稱量G的質量；
④關閉彈簧夾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，再次緩緩通入一段時間空氣；
⑥再次稱量G的質量，得前后兩次質量差為4.8g．
（3）問題探究
①F中的試劑應為

 

．
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的質量分數會

 

（填“偏大”、“偏小”、“不變”）．
事實上20.0g粗產品只能產生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（假設操作均正確）

 

．
（4）數據計算
根據正確值4.4g可求得粗產品中Na₂CO₃的質量分數為

 

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

Answer 1

分析：（1）根據復分解反應的條件即可，注意沉淀符號．
（2）根據復分解反應的條件即可，注意沉淀符號．
（3）測定碳酸鈉的含量是依據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）寫出化學方程式并根據已知條件進行計算即可．

解答：解：
（1）根據復分解反應的條件及其所給的物質可知，碳酸鈉和氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀，故答案為：
Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH．
（2）根據復分解反應的條件及其所給的物質可知，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；故答案為：
Na₂CO₃+Ba（NO₃）₂=BaCO₃↓+2NaNO₃；Ca（OH）₂；Ca（OH）₂和Na₂CO₃能發生化學反應，在溶液中不能共存．
（3）Na₂CO₃含量的測定：根據G裝置的增重來測定，在這個題中G增重的質量就是二氧化碳的質量，因此要排除外界因素的影響；碳酸鈉和鹽酸反應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，故答案為：偏大．
④鹽酸具有揮發性，揮發出來的鹽酸和碳酸氫鈉反應生成二氧化碳氣體，故答案為：裝置D中濃鹽酸揮發出的氯化氫與裝置E中NaHCO₃反應又產生了二氧化碳．
（4）設碳酸鈉的質量是X，
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
106                   44
X                     4.4

106

44

═

X

4.4

得：X═10.6
碳酸鈉的質量分數是：

10.6

20

×100%═53%．
NaOH含量的測定：
（1）設與粗產品中碳酸鈉反應消耗的鹽酸溶液中含氯化氫的質量為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量為：73g×20%=14.6g
與粗產品中氫氧化鈉反應消耗的鹽酸溶液中含氯化氫的質量為：14.6g-7.3g=7.3g
設粗產品中含氫氧化鈉的質量為z．
NaOH+HCl=NaCl+H₂O
40   36.5
z    7.3g

40

36.5

═

z

7.3g

得：z=8g
粗產品中含氫氧化鈉的質量分數為：

8g

20g

×100%=40%
答：粗產品中含氫氧化鈉的質量分數為40%．

點評：學會設計實驗并能夠排除不利因素的影響，同時注化學方程式的計算規范．