Question

课外化学兴趣小组的同学利用某化工厂的废碱液（主要成分为Na₂CO₃，还含有少量NaCl，其它杂质不计）和石灰乳为原料制备烧碱，并对所得的烧碱粗产品的成分进行分析和测定．
（一）粗产品制备：
（1）将废碱液加热蒸发浓缩，形成较浓的溶液，冷却后与石灰乳混合，发生反应的化学方程式为

．
（2）将反应后的混合物过滤，得到的滤液进行蒸发结晶，制得

粗产品．
（二）粗产品成分分析：
（1）取适量粗产品溶于水，滴加Ba（NO₃）₂溶液出现白色浑浊，发生反应的化学方程式为

，该粗产品中一定不含有

，
理由是

．
（2）该小组同学通过对粗产品成分的实验分析，确定该粗产品中含有三种物质．
（三）粗产品含量测定：
[Na₂CO₃含量的测定]
（1）该兴趣小组的同学设计了下图所示的实验装置．取10.0g粗产品，进行实验
说明：碱石灰是CaO与NaOH的固体混合物．E装置中的饱和NaHCO₃溶液是为了除去二氧化碳气体中的氯化氢，发生的反应为 NaHCO₃十HCl=NaCl十CO₂↑十H₂O．
（2）操作步骤
①连接好装置，检查气密性；②打开弹簧夹C，在A处缓缓通入一段时间空气；③称量G的质量；④关闭弹簧夹C，慢慢滴加浓盐酸至过量，直至D中无气泡冒出；⑤打开弹簧夹C，再次缓缓通入一段时间空气；⑥再次称量G的质量，得前后两次质量差为0.48g．
（3）问题探究
F中的试剂应为

，B装置的作用是

，
H装置的作用是

．
若没有H装置，则测定的Na₂CO₃的质量分数会

（填“偏大”、“偏小”、“不变”）．
事实上10.0g粗产品只能产生0.44g CO₂．请你仔细分析上述实验，解释实验值0.48g比正确值0.44g偏大的原因（假设操作均正确）

．
（4）数据计算
根据正确值0.44g可求得粗产品中Na₂CO₃的质量分数为

%．
[NaOH含量的测定]
该小组同学又另取10.0g粗产品，逐滴加入20%的盐酸至恰好完全反应时，消耗盐酸的质量为36.5g，放出CO₂0.44g（不考虑二氧化碳气体的溶解）．求原粗产品中NaOH的质量分数．（写出计算过程）

Answer

碳酸钠与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠．我们可利用碳酸钠的性质来确定碳酸钠是否完全反应．
【解析】
（一）粗产品制备：
（1）因废碱液中含有碳酸钠所以，加氢氧化钙时，碳酸钠会与氢氧化钙反应生成沉淀．
（二）粗产品成分分析：
（1）当加硝酸钡出现沉淀说明，粗产品中含有碳酸钠，因含有碳酸钠能与氢氧化钙反应，所以一定不含氢氧化钙．
（三）粗产品含量测定：
[Na2CO3含量的测定]
（3）利用除去二氧化碳且干燥的空气将装置内的空所排净．然后利用浓盐酸与粗产品反应产生二氧化碳，利用碱石灰吸收二氧化碳，增重的质量就是二氧化碳的质量．然后求出粗产品中碳酸钠的含量．在装置中用的是浓盐酸，且装置中还有碳酸氢钠与浓盐酸反应产生二氧化碳，所以增加的质量比实际大．
（4）利用二氧化碳的质量可求出碳酸钠的质量分数．也可求出盐酸的浓度，根据盐酸的可求出粗产品中氢氧化钠的质量分数．
故答案为：
（一）粗产品制备：
（1）Na2CO3+Ca（OH）2=CaCO3↓+2NaOH
（2）NaOH
（二）粗产品成分分析：
（1）Na2CO3+Ba（NO3）2=BaCO3↓+2NaNO3；Ca（OH）2；Ca（OH）2和Na2CO3能发生化学反应，在溶液中不能共存．
（三）粗产品含量测定：
（3）浓硫酸；除去空气中的二氧化碳；防止空气中的二氧化碳和水蒸气被G中碱石灰吸收；偏大；装置D中浓盐酸挥发出的氯化氢与装置E中NaHCO3反应产生二氧化碳．
（4）【解析】
当生成0.44g二氧化碳时，对应的碳酸钠的质量分数为a
Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑
106                   44
10g×a               0.44g
=，a=10.6%
由于混合物中还含有其他杂质，所以氢氧化钠的质量分数不能用1-10.6%来计算．
设与粗产品中碳酸钠反应消耗的氯化氢的质量为x．
Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑
       73             44
        x            0.44g
=，x=0.73g
36.5g 20%盐酸溶液中含氯化氢的质量为：36.5g×20%=7.3g
与粗产品中氢氧化钠反应消耗氯化氢的质量为：
7.3g-0.73g=6.57g
设粗产品中含氢氧化钠的质量为y．
NaOH+HCl=NaCl+H2O
40  36.5
y   6.57g
=
y=7.2g
粗产品中含氢氧化钠的质量分数为：7.2g÷10g×100%=72.0%
答：粗产品中含氢氧化钠的质量分数为72.0%．