Question

氫氧化鈉固體常因吸收空氣中的二氧化碳而變質．某研究性學習小組為探究氫氧化鈉固體樣品中的碳酸鈉的質量分數（僅考慮樣品為NaOH和Na₂CO₃的混合物），設計了多種實驗方案，請結合以下方案回答有關問題：
方案一：
稱取一定量的氫氧化鈉樣品，加水溶解后，逐滴加入沉淀劑氫氧化鋇溶液至不再產生沉淀為止．將沉淀過濾、洗滌、烘干、稱量．
則：（1）沉淀洗滌的目的是______，若不洗滌，則所測定的樣品中碳酸鈉的質量分數______（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）．證明沉淀已經洗滌干凈的方法：向最后一次洗滌后的濾液中加入______試劑（填化學式），若無沉淀產生，說明洗滌干凈．
方案二：
（2）利用下圖裝置測定氫氧化鈉樣品中 Na₂CO₃的質量分數，則必需的數據有：樣品質量、反應前錐形瓶及其中各物質的總質量、______．該方案有誤差，請寫出引起誤差的一個原因：______．
方案三：

（3）操作Ⅰ中加入稀鹽酸應過量的原因是______，
操作Ⅱ中需要的儀器有鐵架臺（含鐵圈）、玻璃棒、酒精燈和______，若該方案中樣品質量為9.3g，最終稱量冷卻后的晶體質量為11.7g．
為計算碳酸鈉的質量分數，小剛同學通過列二元一次方程組的辦法得到兩個表達式：
解：設樣品中NaOH的質量為x，Na₂CO₃的質量為y．

請判斷這兩個方程組中是否存在問題，若有錯誤，請將糾正后的方程寫在橫線上：______．
經計算碳酸鈉的質量分數為______．（寫出計算過程）

Answer 1

【答案】分析：（1）根據在沉淀表面的可溶性雜質氫氧化鈉；進行解答；若不洗滌，雜質氫氧化鈉的質量當作沉淀物的質量，即樣品中所含的碳酸根偏大；根據Ba²⁺ 的檢驗方法，進行分析解答；
（2）根據質量守恒定律：在化學反應中，參加反應前各物質的質量總和等于反應后生成各物質的質量總和；CO₂逸出時會帶有水蒸氣；  進行分析解答；
（3）要使氫氧化鈉樣品中 的物質完全反應，必須加入過量稀鹽酸；根據實驗操作蒸發溶液時用的器皿為蒸發皿進行解答；分別計算出NaOH中鈉元素的量，Na₂CO₃中鈉元素的量，生成氯化鈉的質量進行分析解答；根據Na₂CO₃的質量與樣品的質量即可求出碳酸鈉的質量分數．
解答：解：（1）因為在沉淀表面的可溶性雜質氫氧化鈉，所以沉淀洗滌的目的是：除去沉淀表面的可溶性雜質；若不洗滌，雜質氫氧化鈉的質量當作沉淀物的質量，即樣品中所含的碳酸根偏大，導致碳酸鈉的質量分數偏大；根據Ba²⁺ 的檢驗方法，滴加含有硫酸根的試劑即可，選用CuSO₄；
故答案為：除去沉淀表面的可溶性雜質；偏大；CuSO₄等；
（2）根據質量守恒定律：在化學反應中，參加反應前各物質的質量總和等于反應后生成各物質的質量總和；所以必需的數據有：樣品質量、反應前錐形瓶及其中各物質的總質量、反應后錐形瓶及其中各物質的總質量；反應進行時，CO₂逸出時會帶有水蒸氣；
故答案為：反應后錐形瓶及其中各物質的總質量；水蒸氣會隨CO₂逸出；
（3）要使氫氧化鈉樣品中 的物質完全反應，必須加入過量稀鹽酸；
NaOH中鈉元素的量，生成氯化鈉的質量為：×58.5
Na₂CO₃中鈉元素的量，生成氯化鈉的質量為：2××58.5
設樣品中NaOH的質量為x，Na₂CO₃的質量為y．
x+y=9.3g
×58.5+×117=11.7   解得：x=4g；y=5.3g；
因此糾正后的方程為：×58.5+×117=11.7；
碳酸鈉質量分數=×100%=57%；
故答案為：使氫氧化鈉、碳酸鈉完全反應；蒸發皿；×58.5+×117=11.7；  57%．
點評：本題主要考查學生運用所學化學知識綜合分析和解決實際問題的能力．增加了學生分析問題的思維跨度，強調了學生整合知識的能力．