Question

某兴趣小组为测定某工业纯碱（假设仅含NaHCO₃杂质）中Na₂CO₃的质量分数，设计了下列四种实验方案：

方案一：纯碱样品测定剩余固体质量

（1）称取mg样品放入坩埚中充分加热。坩埚中发生反应的化学方程式为：                                              

（2）将坩埚置于干燥器中冷却后称量。实验时需要重复“加热、冷却、称量”操作多次，其目的是：                                                  。

方案二：称取mg样品配成250mL溶液，从中取25mL溶液先用酚酞作指示剂用0.1mol/LHCl溶液滴定至终点，消耗0.1mol/LHCl溶液V₁mL，继续用甲基橙作指示剂滴定至终点，消耗0.1mol/LHCl溶液V₂mL。则该样品中碳酸钠的质量分数为：                    。

方案三：纯碱样品溶液测定沉淀质量

（1）称取m₁g样品，置于小烧杯中，加水溶解后滴加足量氯化钙溶液。将反应混和物过滤后的下一步操作是：                         ，沉淀经干燥后称量为m₂g。

（2）如果用氢氧化钙溶液代替氯化钙溶液作沉淀剂，在其他操作正确的情况下，_______测定样品中的Na₂CO₃的质量分数。（填“能”或“不能”）

方案四：纯碱样品测定生成二氧化碳的质量

（1）本实验采用如图装置，C中盛放的物质是             。

（2）反应前后都要通入N₂，反应后通入N₂的目的是：                                

 

Answer

方案一：（1）2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O

（2）加热至恒重，以保证NaHCO3全部分解

方案二： 或（3分）

方案三：（1）洗涤沉淀 （2）能

方案四：（1）浓硫酸 （2）将生成的二氧化碳从容器内排出，被D装置中碱石灰吸收

【解析】

试题分析：方案一：该方案原理为：在加热条件下Na2CO3能够稳定存在，而NaHCO3易发生分解反应，从而根据残留的固体的量推算出样品中碳酸钠的质量分数；（1）坩埚中发生反应的化学方程式为：2NaHCO3 Na2CO3 + CO2↑+ H2O；（2）该方案根据加热后残渣的质量来求解，要加热至恒重，以保证NaHCO3全部分解；

方案二：该实验方案的原理为用双指示剂法测定Na2CO3和NaHCO3的混合物中Na2CO3的质量分数，以酚酞作指示剂，发生的反应为Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl，再以甲基橙作指示剂，发生的反应为NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑，根据上述原理，以酚酞作指示剂，发生的反应为Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl，n(Na2CO3)=n(HCl)= 10×0.1mol/L×0.001V1L=0.001 V1 mol，m(Na2CO3)=0.106 V1g，碳酸钠的质量分数为0.106 V1g/mg×100%=10.6 V1/m%；

方案三：该实验方案的原理为：纯碱样品中的碳酸钠与氯化钙溶液反应生成碳酸钙沉淀和水，通过测定碳酸钙的质量来确定碳酸钠的质量分数；（1）碳酸钙沉淀会附着氯化钠、氯化钙等杂质，过滤后需用蒸馏水洗涤沉淀；（2）在一定量样品中加入足量Ca（OH）2溶液分别发生如下反应Na2CO3+Ca（OH）2=CaCO3↓+2NaOH，

NaHCO3+Ca（OH）2=CaCO3↓+NaOH+H2O，均产生CaCO3沉淀，根据样品的总质量和生成CaCO3沉淀的量，可以计算碳酸钠质量，能测得碳酸钠的质量分数；

方案四：该实验方案的原理为：Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+CO2↑,

2NaHCO3+ H2SO4= Na2SO4+H2O+CO2↑,通过准确测定样品的质量和二氧化碳的质量，来计算碳酸钠的质量分数；（1）该反应产生的二氧化碳中含有水蒸气，会影响二氧化碳质量的测定，必须除去，故C装置的作用为干燥二氧化碳，盛放的物质是浓硫酸；（2）该方案关键是要准确测量产生的CO2的质量，实验前容器内含有空气，空气中含有二氧化碳，会影响生成的二氧化碳的量，反应后装置中容器内含有二氧化碳，不能被D中碱石灰完全吸收，导致测定结果有较大误差，所以反应前后都要通入N2，反应后通入N2的目的是：将生成的二氧化碳从容器内排出，被D装置中碱石灰吸收。

考点：以实验探究“工业纯碱（假设仅含碳酸氢钠杂质）中碳酸钠的质量分数”为载体，考查化学实验原理与装置评价、实验基本操作、化学计算等。