某化工集团用氨碱法生产的纯碱中含有少量氯化钠杂质，为了测定该产品中碳酸钠的纯度，某化学研究性学习小

Question

某化工集团用氨碱法生产的纯碱中含有少量氯化钠杂质，为了测定该产品中碳酸钠的纯度，某化学研究性学习小组设计有关方案进行如图实验：（1）其中一个小组设计如图甲所示实验装置，Y型管中一侧管中加入碳酸钠样品，另一侧加入过量稀硫酸，将稀硫酸加入到纯碱样品使之反应的操作为______．此时反应的离子方程式______．待反应结束后，冷却，再次调节量气管和水准管中液面相平，读取气体体积为aL（已换算成标准状况），则所取样品中含碳酸钠的质量为106a22.4106a22.4g．（2）另一个小组设计如图乙所示装置，测的反应前后的有关质量如表，取16.50g纯碱样品放入烧杯中，将烧杯放在电子天平上，再把150.00g稀硫酸（足量）加入样品中（假设装置中CO2无残留）．观察读数变化如表所示：时间/s051015读数/g215.20211.40208.60208.60请你据此分析计算：①实验中产生的CO2气体质量为______；　②该产品中碳酸钠的质量分数（结果精确到小数点后一位）______．小组中有一个成员提出图乙装置中有一个缺陷，不管操作如何精确，碳酸钠的含量总是偏大，原因是______．③第三小组设计的不同前两种的方法测定碳酸钠的质量分数，可能的方法是______（只要出试剂和方法即可）例如第一种方法可以写成：取一定量的样品，加入足量的稀硫酸，测量产生气体的体积．

Answer 1

（1）甲所示装置，碳酸钠和稀硫酸分装在Y型玻璃管中，使碳酸钠样品与稀硫酸反应的操作为液体倒入固体中反应，将Y型管倾斜，使硫酸溶液流入到碳酸钠样品中，发生反应的化学方程式为：Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑，离子方程式为：CO₃^2-+2H⁺=H₂O+CO₂ ↑；
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑，
106g                   22.4L
m                      aL
m=

106g×aL

22.4L

=

106a

22.4

g；
故答案为：将Y型管倾斜，使硫酸溶液流入到碳酸钠样品中；CO₃^2-+2H⁺=H₂O+CO₂ ↑；

106a

22.4

；
（2）①反应前后质量减小为二氧化碳的质量，215.20-208.60=6.60g；
②二氧化碳物质的量=碳酸钠物质的量=

6.60g

44g/mol

=0.15mol，碳酸钠的质量=0.15mol×106g/mol=15.9g，碳酸钠的质量分数为：

15.9g

16.5g

×100%=96.4%；
二氧化碳携带水蒸气逸出使质量减小的多，二氧化碳的质量增大，碳酸钠质量分数偏大，
③前两种方案是通过测定生成气体的体积或质量来计算碳酸钠的质量分数，也可通过生成碳酸盐沉淀或氯化银沉淀来测定，可设计为：取一定量的样品，加入足量的氯化钙溶液，过滤、洗涤、干燥，测量产生沉淀的质量．或者取一定量的样品，加入足量的硝酸银溶液，再加稀硝酸，过滤、洗涤、干燥，测得产生沉淀的质量，根据沉淀的质量计算碳酸钠或氯化钠的质量，进而计算碳酸钠的质量分数；
故答案为：6.6g；96.4%；逸出的二氧化碳中含有水蒸气；取一定量的样品，加入足量的氯化钙溶液，过滤、洗涤、干燥，测量产生沉淀的质量或者取一定量的样品，加入足量的硝酸银溶液，再加稀硝酸，过滤、洗涤、干燥，测得产生沉淀的质量．