Question

我国著名的闽籍制碱专家侯德榜，在纯碱制造方面做出了重大贡献。用“侯氏制碱法”制得的纯碱中常含有氯化钠等杂质，化学兴趣小组欲对某品牌纯碱样品中碳酸钠的质量分数进行实验探究，在老师的指导下，他们设计了下列两种实验方案进行试验。

资料摘要：

Ⅰ．碳酸钠和氯化钙能发生复分解反应。

Ⅱ．浓硫酸具有很强的吸水性；碱石灰常用于吸收水蒸气和二氧化碳。

[方案一] 样品与氯化钙溶液反应,测定Na₂CO₃的质量分数

（1）样品与氯化钙溶液的反应实验（杂质不与氯化钙溶液反应）：

实验操作	实验现象	实验结论
取一定量纯碱样品配成溶液后，滴加过量的CaCl2溶液。	产生白色沉淀	反应的化学方程式：

（2）分析滴加的CaCl₂溶液要过量的原因：___________________；                           

（3）将反应后的混合物进行过滤，把获得的沉淀物进行洗涤、干燥、称量。利用沉淀物质量计算Na₂CO₃的质量分数为91%。如果不洗涤沉淀物会造成测定结果大于91%，这是因为 _____     。

[方案二] 样品与稀盐酸反应,测定Na₂CO₃的质量分数

利用下图所示实验装置（铁架台略去）和试剂，通过测定样品和稀盐酸反应产生的CO₂气体的质量，计算Na₂CO₃的质量分数（装置气密性良好，忽略盐酸的挥发性且每步反应或作用都是完全的）。

（4）打开止水夹K，先对装置A和B（已连接）通入已除去CO₂的空气一会儿，以排尽装置A和B中含有的       ，再接上装置C和D。

（5）关闭止水夹K，加入足量的稀盐酸（杂质不与盐酸反应），装置A中样品产生气体的化学方程式为__________________。

（6）待装置A中的反应结束后，再一次打开止水夹K，继续往装置通入已除去CO₂的空气一会儿。根据 _______________ 定律，装置_________（填标号）在反应前后的质量差就是产生CO₂的质量，由此计算出该样品中Na₂CO₃的质量分数。若没有装置D，将会使测定结果 ________（选填“偏大”或“偏小”）。

Answer

（1）

实验操作

实验现象

实验结论

取一定量纯碱样品配成溶液后，滴加过量的CaCl2溶液．

产生白色沉淀

反应的化学方程式：

Na2CO3+CaCl2═CaCO3↓+2NaCl

（2）与碳酸钠充分反应 ；

（3）不洗涤碳酸钙表面可能会附着一层可溶性物质使沉淀物质量增加，所以使得计算出的碳酸钠的质量增大

（4）二氧化碳

（5）Na2CO3+2HCl═2NaCl+H2O+CO2↑

（6）质量守恒 ，C ，偏大

【解析】[方案一]杂质含量的分析是化学学科中常见到的问题，具体要依据物质的性质进行分析比较得出。本题Na2CO3中含有NaCl等杂质，故CaCl2只是和Na2CO3发生反应，不能和NaCl发生反应，通过生成沉淀的质量求出Na2CO3的质量，但所添加的CaCl2一定要过量，使Na2CO3能够全部反应完。如果对CaCO3不洗涤，CaCO3表面会沾有其它物质，导致计算出的Na2CO3质量增大，故质量分数偏大。

[方案二]杂质含量的分析是化学学科中常见到的问题，具体要依据物质的性质进行分析比较得出。本题Na2CO3中含有NaCl等杂质，故加入的HCl只是和Na2CO3发生反应，放出CO2气体，但不能和NaCl发生反应，通过生成CO2气体的质量求出Na2CO3的质量。如果没有D装置，C装置会吸收装置右端空气中的CO2，导致计算出的Na2CO3质量增大，故质量分数偏大。