Question

課外化學興趣小組的同學利用某化工廠的廢堿液（主要成分為Na₂CO₃，還含有少量NaCl，其它雜質不計）和石灰乳為原料制備燒堿，并對所得的燒堿粗產品的成分進行分析和測定．
（一）粗產品制備：
（1）將廢堿液加熱蒸發濃縮，形成較濃的溶液，冷卻后與石灰乳混合，發生反應的化學方程式為．
（2）將反應后的混合物過濾，得到的濾液進行蒸發結晶，制得粗產品．
（二）粗產品成分分析：
（1）取適量粗產品溶于水，滴加Ba（NO₃）₂溶液出現白色渾濁，發生反應的化學方程式為，該粗產品中一定不含有，
理由是．
（2）該小組同學通過對粗產品成分的實驗分析，確定該粗產品中含有三種物質．
（三）粗產品含量測定：
[Na₂CO₃含量的測定]
（1）該興趣小組的同學設計了下圖所示的實驗裝置．取10.0g粗產品，進行實驗
說明：堿石灰是CaO與NaOH的固體混合物．E裝置中的飽和NaHCO₃溶液是為了除去二氧化碳氣體中的氯化氫，發生的反應為 NaHCO₃十HCl=NaCl十CO₂↑十H₂O．
（2）操作步驟
①連接好裝置，檢查氣密性；②打開彈簧夾C，在A處緩緩通入一段時間空氣；③稱量G的質量；④關閉彈簧夾C，慢慢滴加濃鹽酸至過量，直至D中無氣泡冒出；⑤打開彈簧夾C，再次緩緩通入一段時間空氣；⑥再次稱量G的質量，得前后兩次質量差為0.48g．
（3）問題探究
F中的試劑應為，B裝置的作用是，
H裝置的作用是．
若沒有H裝置，則測定的Na₂CO₃的質量分數會（填“偏大”、“偏小”、“不變”）．
事實上10.0g粗產品只能產生0.44g CO₂．請你仔細分析上述實驗，解釋實驗值0.48g比正確值0.44g偏大的原因（假設操作均正確）．
（4）數據計算
根據正確值0.44g可求得粗產品中Na₂CO₃的質量分數為%．
[NaOH含量的測定]
該小組同學又另取10.0g粗產品，逐滴加入20%的鹽酸至恰好完全反應時，消耗鹽酸的質量為36.5g，放出CO₂0.44g（不考慮二氧化碳氣體的溶解）．求原粗產品中NaOH的質量分數．（寫出計算過程）

Answer 1

【答案】分析：碳酸鈉與氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉．我們可利用碳酸鈉的性質來確定碳酸鈉是否完全反應．
解答：解：（一）粗產品制備：
（1）因廢堿液中含有碳酸鈉所以，加氫氧化鈣時，碳酸鈉會與氫氧化鈣反應生成沉淀．
（二）粗產品成分分析：
（1）當加硝酸鋇出現沉淀說明，粗產品中含有碳酸鈉，因含有碳酸鈉能與氫氧化鈣反應，所以一定不含氫氧化鈣．
（三）粗產品含量測定：
[Na₂CO₃含量的測定]
（3）利用除去二氧化碳且干燥的空氣將裝置內的空所排凈．然后利用濃鹽酸與粗產品反應產生二氧化碳，利用堿石灰吸收二氧化碳，增重的質量就是二氧化碳的質量．然后求出粗產品中碳酸鈉的含量．在裝置中用的是濃鹽酸，且裝置中還有碳酸氫鈉與濃鹽酸反應產生二氧化碳，所以增加的質量比實際大．
（4）利用二氧化碳的質量可求出碳酸鈉的質量分數．也可求出鹽酸的濃度，根據鹽酸的可求出粗產品中氫氧化鈉的質量分數．
故答案為：
（一）粗產品制備：
（1）Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH
（2）NaOH
（二）粗產品成分分析：
（1）Na₂CO₃+Ba（NO₃）₂=BaCO₃↓+2NaNO₃；Ca（OH）₂；Ca（OH）₂和Na₂CO₃能發生化學反應，在溶液中不能共存．
（三）粗產品含量測定：
（3）濃硫酸；除去空氣中的二氧化碳；防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣被G中堿石灰吸收；偏大；裝置D中濃鹽酸揮發出的氯化氫與裝置E中NaHCO₃反應產生二氧化碳．
（4）解：當生成0.44g二氧化碳時，對應的碳酸鈉的質量分數為a
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
106                   44
10g×a               0.44g
=，a=10.6%
由于混合物中還含有其他雜質，所以氫氧化鈉的質量分數不能用1-10.6%來計算．
設與粗產品中碳酸鈉反應消耗的氯化氫的質量為x．
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
       73             44
        x            0.44g
=，x=0.73g
36.5g 20%鹽酸溶液中含氯化氫的質量為：36.5g×20%=7.3g
與粗產品中氫氧化鈉反應消耗氯化氫的質量為：
7.3g-0.73g=6.57g
設粗產品中含氫氧化鈉的質量為y．
NaOH+HCl=NaCl+H₂O
40  36.5
y   6.57g
=
y=7.2g
粗產品中含氫氧化鈉的質量分數為：7.2g÷10g×100%=72.0%
答：粗產品中含氫氧化鈉的質量分數為72.0%．
點評：在工業上人們利用石灰水來制取氫氧化鈉，因石灰水的價格比氫氧化鈉的價格低，所以我們可以用便宜的來制取貴的藥品．