Question

9．碳酸鈉俗稱純堿．“純堿中常常會混有少量的氯化鈉”．某研究性學(xué)習(xí)小組以一包純堿（若有雜質(zhì)，只考慮為氯化鈉）為研究對象，探究該純堿樣品中碳酸鈉的含量．請你參與他們的活動．
【小組討論】
觀點Ⅰ：純堿樣品中只含有碳酸鈉    觀點Ⅱ：純堿樣品是由碳酸鈉和少量氯化鈉組成的混合物
【實驗設(shè)計】
甲方案
Ⅰ設(shè)計思路：根據(jù)樣品與石灰水反應(yīng)生成沉淀碳酸鈣的質(zhì)量，求出碳酸鈉的質(zhì)量，再計算樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)．
Ⅱ操作步驟：稱取13.25g純堿樣品，加入過量的澄清石灰水，充分攪拌．過濾、洗滌、干燥，得到白色沉淀10.00g
Ⅲ數(shù)據(jù)處理：請根據(jù)上述實驗數(shù)據(jù)，計算該樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)為80%．
寫出該方案發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的方程式Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH．
乙方案
Ⅰ設(shè)計思路：根據(jù)樣品（質(zhì)量為a g）與稀硫酸完全反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量（質(zhì)量為b g），求出碳酸鈉的質(zhì)量，再計算樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)．
Ⅱ?qū)嶒灲Y(jié)論：
（1）當a、b的質(zhì)量關(guān)系滿足$\frac{a}=\frac{53}{22}$ （填寫含a、b字母的表達式，下同）時，純堿樣品中只含有碳酸鈉，樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)是100%．
（2）若純堿樣品是由碳酸鈉和少量氯化鈉組成的混合物，則樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)是$\frac{53b}{22a}$×100%．
寫出該方案發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的方程式Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+CO₂↑+H₂O．
【實驗評價】
誤差分析：（1）甲方案中，白色沉淀的質(zhì)量在過濾、干燥等操作過程中會有所損耗，造成計算結(jié)果與實際值相比偏�。�（2）乙方案中，有部分生成的二氧化碳氣體因溶解于水而沒有全部逸出，造成計算結(jié)果與實際值相比偏小．
【交流反思】
（1）甲方案實驗過程中，需用玻璃棒不斷攪拌，該操作的目的是使反應(yīng)充分進行．
（2）甲方案實驗操作中，過濾操作需要的玻璃儀器有（填三種）漏斗、燒杯、玻璃棒，，對沉淀洗滌的目的是洗去附著在沉淀表面的可溶性雜質(zhì)，以免對實驗結(jié)果造成誤差．
（3）乙方案中，需用一定質(zhì)量的19.6%的稀硫酸．用98%的濃硫酸（密度為1.84g/cm³），配制乙方案中實驗所用稀硫酸的正確操作是_把濃硫酸沿器壁慢慢注入水里，并不斷攪拌．

Answer 1

分析 【實驗設(shè)計】
甲方案：根據(jù)樣品中碳酸鈉與石灰水反應(yīng)寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式，由生成沉淀碳酸鈣的質(zhì)量，求出碳酸鈉的質(zhì)量，再計算樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)；
乙方案：（1）根據(jù)碳酸鈉與硫酸的反應(yīng)，當a、b的質(zhì)量關(guān)系等于碳酸鈉與二氧化碳的質(zhì)量比時碳純堿樣品中只含有碳酸鈉碳酸鈉；
（2）根據(jù)碳酸鈉與硫酸的反應(yīng)，由二氧化碳的質(zhì)量求出碳酸鈉的質(zhì)量，再計算出樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)．
【交流反思】
（1）根據(jù)玻璃棒的作用分析；
（2）通過洗滌，可以除去沉淀表面雜質(zhì)，減少誤差；
（3）根據(jù)稀釋濃硫酸的操作分析回答．

解答 解：【實驗設(shè)計】甲方案：
設(shè)純堿樣品中含Na₂CO₃的質(zhì)量為x
Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH
106              100
x               10.00g
$\frac{106}{100}=\frac{x}{10.00g}$ 解得：x=10.60g
純堿樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分數(shù)為：$\frac{10.6g}{13.25g}$×100%=80%
乙方案：由Na₂CO₃與硫酸的反應(yīng)：
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
  106 　               44
（1）當a、b的質(zhì)量關(guān)系滿足$\frac{a}=\frac{53}{22}$時，純堿樣品中只含有碳酸鈉，樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)是100%．
（2）設(shè)純堿樣品中碳酸鈉的質(zhì)量為y
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106                   100
y                      bg
$\frac{106}{44}=\frac{y}{bg}$   解得：y=$\frac{106bg}{44}$
樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)是：$\frac{\frac{106b}{44}}{ag}×100%$=$\frac{53b}{22a}$×100%．
【交流反思】
（1）甲方案實驗過程中，需用玻璃棒不斷攪拌，該操作的目的是使反應(yīng)充分進行．
（2）甲方案實驗操作中，過濾操作需要的玻璃儀器有漏斗、燒杯、玻璃棒，對沉淀洗滌的目的是：洗去附著在沉淀表面的可溶性雜質(zhì)，以免對實驗結(jié)果造成誤差．
（3）乙方案中，需用一定質(zhì)量的19.6%的稀硫酸．用98%的濃硫酸（密度為1.84g/cm³），配制乙方案中實驗所用稀硫酸的正確操作是把濃硫酸沿器壁慢慢注入水里，并不斷攪拌．
故答為：甲方案：80%，Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH．
乙方案：（1）$\frac{a}=\frac{53}{22}$；（2）$\frac{53b}{22a}$×100%；Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+CO₂↑+H₂O．
【交流反思】
（1）使反應(yīng)充分進行；         _．
（2）漏斗、燒杯、玻璃棒，洗去附著在沉淀表面的可溶性雜質(zhì)，以免對實驗結(jié)果造成誤差．
（3）把濃硫酸沿器壁慢慢注入水里，并不斷攪拌．

點評 本題將計算和實驗有機地結(jié)合起來進行考查，通過認證審題，結(jié)合題干中已給出一系列的提示，根據(jù)提出的問題，發(fā)現(xiàn)有用的信息，充分發(fā)揮聯(lián)想，與已有的知識建立聯(lián)系，然后進行類比推導(dǎo)，從而達到解決問題的目的．