Question

同學(xué)們在學(xué)習(xí)了鹽的化學(xué)性質(zhì)以后，開展了測定碳酸鈉和氯化鈉的固體混合物中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的探究實(shí)驗(yàn)，他們設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)方案
【方案一】氣體轉(zhuǎn)化法

（1）如圖1所示，把wg的混合物與足量稀硫酸反應(yīng)后，測定產(chǎn)生的CO₂的體積，檢查該裝置氣密性的方法是

 

；
（2）有同學(xué)提出用圖2代替圖1中的收集裝置，則所測得CO₂氣體的體積

 

；
（填偏大、偏小或不變）理由是

 

，你的改進(jìn)方案是

 

；廣口瓶內(nèi)原有的空氣對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

 

（填“有”或“沒有”）影響，如果利用改進(jìn)后的裝置測得CO₂氣體的體積為VmL （此時(shí)CO₂的密度為Pg/mL）則原混合物中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算式為

 

；
（3）也有人用圖3裝置測定CO₂的質(zhì)量（堿石灰的成分是CaO和NaOH的混合物）則圖3實(shí)驗(yàn)裝置中主要存在哪些缺陷？這些缺陷對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有何影響？

主 要 缺 陷	對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響

【方案二】沉淀法（如圖所示）

（1）沉淀A的化學(xué)式是

 

，溶液M中溶質(zhì)的化學(xué)式是

 

；
（2）確定CaCl₂溶液是否過量的方法是

 

；
（3）該固體混合物中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算式為

 

；
（4）導(dǎo)致測定結(jié)果偏大的原因可能是

 

；
【方案三】鹽酸滴定法

（1）“操作2”的名稱是

 

；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算該固體混合物中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

（保留一位小數(shù)）．

Answer 1

分析：方案一（1）欲檢查裝置氣密性，可使氣體升溫，將導(dǎo)管伸入水中，如果裝置氣密性良好，則氣體會(huì)從導(dǎo)管逸出，可在導(dǎo)管口觀察到氣泡，如果裝置氣密性不好，則會(huì)從其他地方逸出，則觀察不到水中導(dǎo)管口有氣泡產(chǎn)生，所以可根據(jù)水中導(dǎo)管口的情況判斷裝置氣密性；
（2）二氧化碳易溶于水，形成碳酸，所以測得的體積會(huì)變小；可在水面涂一層植物油，使二氧化碳不能溶于水；
（3）二氧化碳可與稀硫酸中的水結(jié)合，生成碳酸，碳酸極易分解成水和二氧化碳，若堿石灰未完全吸收水分，則可導(dǎo)致水蒸氣混入二氧化碳，使結(jié)果偏大；空氣中的其他氣體會(huì)進(jìn)入U(xiǎn)形管，也可導(dǎo)致結(jié)果偏大；
方案二（1）Na₂CO₃可與CaCl₂反應(yīng)生成CaCO₃沉淀和NaCl，CaCO₃加熱可生成CaO和CO₂，故沉淀中有CaCO₃和CaO；
（2）若CaCl₂不過量，則會(huì)有Na₂CO₃剩余，再加入CaCl₂后若生成沉淀則說明不過量，還含有Na₂CO₃；
方案三（1）溶液經(jīng)過蒸發(fā)可得到固體物質(zhì)；
（2）根據(jù)化學(xué)方程式可以得出各物質(zhì)間的質(zhì)量比，據(jù)此列出比例式，進(jìn)而求出該固體混合物中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答：解：方案一：（1）檢查裝置氣密性，可使氣體升溫，將導(dǎo)管伸入水中，如果裝置氣密性良好，則氣體會(huì)從導(dǎo)管逸出，可在導(dǎo)管口觀察到氣泡，如果裝置氣密性不好，則會(huì)從其他地方逸出，則觀察不到水中導(dǎo)管口有氣泡產(chǎn)生，所以可根據(jù)水中導(dǎo)管口的情況判斷裝置氣密性，故答案為：向長頸漏斗加水浸沒下端管口后，拉動(dòng)活塞，如有氣泡冒出，則裝置不漏氣；
（2）二氧化碳易溶于水，形成碳酸，所以測得的體積會(huì)變小，故答案為：偏��；
因?yàn)橛胁糠侄�氧化碳溶于水，在水面上滴一層植物油等可防二氧化碳溶于水�?br />因?yàn)槎�氧化碳的質(zhì)量比空氣重，故廣口瓶內(nèi)原有的空氣對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有影響；
根據(jù)化學(xué)方程式Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
106                   44
故原混合物中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算式為

106PV

44W

×100%．
（3）

主 要 缺 陷	對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響
生成二氧化碳中混入水蒸氣	使測定結(jié)果偏大
空氣中的二氧化碳和水進(jìn)入U(xiǎn)形管	使測定結(jié)果偏大

方案二：（1）CaONaCl、CaCl₂（2）向上層清液中再滴入CaCl₂溶液觀察是否有沉淀生成
（3）Na₂CO₃+CaCl₂=2NaCl+CaCO₃↓
106                 100

106m

100w

×100%=

53m

50w

×100%
（4）沉淀沒有完全烘干等合理答案
方案三：（1）操作2中經(jīng)過蒸發(fā)可得到固體氯化鈉，故答案為蒸發(fā)；
（2）設(shè)Na₂CO₃的質(zhì)量為x
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑  固體質(zhì)量差量△m
106         117                  11
x                               16.1g-15g=1.1g
∴

106

11

=

x

1.1g

解之得 x=10.6g

10.6

15

×100%≈70.7%
答：該固體混合物中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70.7%．

點(diǎn)評(píng)：本題測試學(xué)生多方面的化學(xué)知識(shí)，學(xué)生必須知識(shí)全面，再加上足夠的細(xì)心和耐心，才能正確答題．