Question

工業上制純堿的方法是向飽和食鹽水中通入氨氣和二氧化碳，獲得碳酸氫鈉晶體，再將所得碳酸氫鈉晶體加熱分解后即可得到純堿（純堿樣品中Na₂CO₃的質量分數為92%~96%）。涉及到的化學方程式有：

NH₃+CO₂+H₂O → NH₄HCO₃，NH₄HCO₃+NaCl（飽和）→ NaHCO₃↓+NH₄Cl， 。請回答：

（1）工業制得的純堿中常常含有少量的氯化鈉雜質，其主要原因是      。

（2）現有甲、乙、丙三個學生，欲測定某工業純堿樣品中Na₂CO₃的質量分數，分別設計如下方案，請你幫助他們完成如下實驗。

甲：用      （填實驗儀器）稱取10.0g樣品，利用上圖所示裝置，測出反應后裝置C中堿石灰增重3.52g。裝置D中堿石灰的作用是      。

乙：準確稱取10.00g樣品后，用      （填實驗儀器）配成1000mL溶液，用

    式滴定管量取25.00mL放入錐形瓶中，加入2滴酚酞作指示劑，用0.15mol·L^－1的標準鹽酸溶液滴定至終點（有關反應為Na₂CO₃+HCl → NaCl+NaHCO₃）。完成三次平行實驗后，消耗鹽酸體積的平均值為15.00mL。

丙：準確稱取10.00g樣品后，向其中加入過量的鹽酸，充分反應直至樣品中無氣泡冒出，蒸干混合溶液將所得到固體物質于干燥器中冷卻至室溫后稱量。反復加熱、冷卻、稱量，直至所稱量的固體質量幾乎不變為止，此時所得固體的質量為10.99g。請分析、計算后填表：

分析與計算 分組	計算樣品中碳酸鈉的質量分數	實驗結果的評價	實驗失敗的主要原因及對結果的影響
甲		失    敗
乙		成    功
丙		成    功

Answer 1

（1）在飽和氯化鈉溶液中通入氨氣和二氧化碳后，發生反應NH₃+CO₂+H₂O=NH₄HCO₃，消耗了部分水，從而會有部分氯化鈉晶體析出 （2分）

（2）甲：托盤天平、藥匙、濾紙（共2分，少一個扣0.5分）　　防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進入C，減小實驗誤差 （2分）

乙：燒杯、玻璃棒、膠頭滴管、1000mL 的容量瓶（2分）　　堿 （1分）　

丙：（共8分，每空2分）

計算樣品中碳酸鈉的質量分數	實驗失敗的主要原因及對結果的影響
84.8%	反應生成的CO2部分殘留在瓶A中，沒有被完全吸收，結果偏小
95.4%
95.4%

解析:

（1）因NaCl形成飽和溶液，析出NaCl晶體應該與溶劑H₂O減少有關，當飽和NaCl溶液中通入NH₃、CO₂發生反應時，由于要消耗H2O，引起少量NaCl晶體析出從而混入NaHCO₃中，當加熱NaHCO₃時，NaCl不會消失而形成雜質。

（2）根據甲測定原理，樣品中的Na₂CO₃與鹽酸反應產生CO₂、H₂O，根據裝置C中質量增加得出CO₂質量，從而得到Na₂CO₃質量，繼而得到Na₂CO₃質量分數，但由于空氣中中的CO₂、H₂O會進入裝置C中引起誤差，利用裝置D可阻止空氣的CO₂、H₂O進入裝置C而減少實驗誤差。根據乙方案測定原理，是利用中和滴定原理來測定Na₂CO₃含量的，準確稱取樣品后，需用1000mL 容量瓶、燒杯、玻璃棒、膠頭滴管儀器將樣品配制成溶液。由于樣品溶液呈堿性，所以需用堿式滴定管來盛裝。丙方案是根據樣品中的Na₂CO₃與鹽酸充分反后殘留固體的質量來確定Na₂CO₃含量。甲方案中堿石灰吸收的CO₂質量為3.52g，可得Na₂CO₃質量為＝0.08mol×106g/mol＝8.48g，Na₂CO₃質量分數＝84.8%<92%，測定結果偏低，說明裝置中的CO₂沒有被堿石灰完全吸收。乙方案中，n(Na₂CO₃)＝＝0.09mol，Na₂CO₃的質量＝0.09mol×106g/mol＝9.54g，質量分數為9.54%，92%<9.54%<96%，符合誤差范圍。丙方案中，設10.00g 樣品中含有Na₂CO₃的質量為x g，根據反應：Na₂CO₃ ＋ 2HCl ＝2NaCl  + CO₂↑ + H₂O，最后得到NaCl的質量＝，則有：10.00－x ＋＝10.99，解得x＝9.54g，Na₂CO₃質量分數為9.54%，92%<9.54%<96%，符合誤差范圍。