2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第2章海水中的重要元素-鈉和氯第1節(jié)微專題3Na2CO3含量測定的實驗探究學(xué)案新人教版必修第一冊

PAGE3-微專題3Na2CO3含量測定的試驗探究【典例】制得的碳酸鈉樣品中往往含有少量NaCl，現(xiàn)欲測定樣品中Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，某探究性學(xué)習(xí)小組分別設(shè)計了如下試驗方案。(1)方案一：用下圖所示方法和步驟進行試驗：①操作Ⅰ涉及的試驗名稱有________、洗滌；操作Ⅱ涉及的試驗名稱有干燥、________。②該方案測得的樣品中Na2CO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計算式為________。(2)方案二：利用下圖所示裝置來測定純堿樣品中Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(鐵架臺、鐵夾等在圖中均已略去)。試驗步驟如下：a．按圖連接裝置，并檢查氣密性；b．精確稱得盛有堿石灰的干燥管D的質(zhì)量為83.4g；c．精確稱得6.0g純堿樣品放入容器Ⅱ中；d．打開分液漏斗Ⅰ的旋塞，緩緩滴入稀硫酸，至不再產(chǎn)生氣泡為止；e．打開彈簧夾，往試管A中緩緩鼓入空氣數(shù)分鐘，然后稱得干燥管D的總質(zhì)量為85.6g。①若d、e兩步的試驗操作太快，則會導(dǎo)致測定結(jié)果________(填“偏大”或“偏小”)。②裝置A中試劑X應(yīng)選用________。③E裝置的作用是__________________________________________________________________________________________________________。④依據(jù)試驗中測得的有關(guān)數(shù)據(jù)，計算純堿樣品中Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________(結(jié)果保留到小數(shù)點后一位)。[解析](1)①生成沉淀A，故操作I須要涉及過濾操作。要知道固體的質(zhì)量須要稱重；②經(jīng)過計算，樣品中Na2CO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計算式為eq\f(106y,197x)×100%。(2)①反應(yīng)過快會使產(chǎn)生的CO2氣體不能完全被D裝置中堿石灰汲??；快速鼓入空氣，也會使裝置內(nèi)殘留CO2不能被D裝置中堿石灰完全汲取，則測得的CO2質(zhì)量偏小，測定結(jié)果偏??；②鼓入空氣，可把殘留在裝置B、C中的CO2趕出由D中堿石灰汲取，因為空氣中含有CO2，因此應(yīng)把鼓入空氣中的CO2汲取處理，所以裝置A應(yīng)放入NaOH溶液；③假如D裝置干脆與外界空氣相連通，則空氣中的H2O和CO2會對測定結(jié)果帶來影響，所以裝置E的作用是防止空氣中H2O和CO2進入裝置D中；④反應(yīng)中放出CO2氣體的質(zhì)量＝85.6g－83.4g＝2.2g，設(shè)消耗碳酸鈉的質(zhì)量為x，Na2CO3～CO210644x2.2g解得x＝5.3g純堿樣品中Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)＝eq\f(5.3g,6.0g)×100%≈88.3%。[答案](1)①過濾稱量②eq\f(106y,197x)×100%(2)①偏?、贜aOH溶液③防止空氣中CO2和水蒸氣進入裝置D中④88.3%測定純堿純度的兩種常見方法氣體法發(fā)生反應(yīng)Na2CO3＋H2SO4=Na2SO4＋H2O＋CO2↑，依據(jù)CO2的體積確定Na2CO3的物質(zhì)的量，進而確定純堿中Na2CO3的純度。但要留意CO2中雜質(zhì)的干擾。沉淀法發(fā)生反應(yīng)Na2CO3＋BaCl2=BaCO3↓＋2NaCl，依據(jù)BaCO3沉淀的質(zhì)量，確定Na2CO3的物質(zhì)的量，進而確定純堿中Na2CO3的純度。Na2CO3純度的分析：試驗裝置如圖所示，裝置B中盛有10.0g的Na2CO3樣品[假設(shè)雜質(zhì)不參與反應(yīng)，原容器中CO2含量可忽視不計，各裝置內(nèi)反應(yīng)完全。試驗室可供選擇的試劑和藥品還有鋅粒、稀硫酸、CaCO3(s)、蒸餾水]。(1)裝置A錐形瓶內(nèi)盛有________，裝置A的作用是_______________________________________________________。裝置B分液漏斗中裝有________。(2)若無裝置C，試驗結(jié)果將________(填“偏高”“偏低”或“無影響”)。裝置E的作用是__________________。(3)若試驗后，裝置D的質(zhì)量增加3.96g，則該Na2CO3樣品的純度為________。[解析](1)裝置A用于制取H2，用的藥品是鋅粒和稀硫酸，目的是把裝置B中產(chǎn)生的CO2都趕到裝置D中被堿石灰汲取，使試驗數(shù)據(jù)盡可能精確；裝置B中發(fā)生的是酸與Na2CO3生成CO2的反應(yīng)，后面沒有除雜裝置，所以可用不揮發(fā)的稀硫酸。(2)裝置C用來汲取CO2中的水蒸氣，若無此裝置，裝置D中的堿石灰不僅會汲取CO2還會汲取水蒸氣，使測得的CO2的量偏高，導(dǎo)致Na2CO3的含量偏高；裝置E是為了防止空氣中的CO2和水蒸氣進入裝置D中，對試驗造成誤差。(3)裝置D的質(zhì)量增加3.96g，增加的質(zhì)量為Na2CO3和稀硫酸反應(yīng)生成的CO2的質(zhì)量，依據(jù)轉(zhuǎn)化關(guān)系知：Na2CO3～CO210644m(Na2CO3)3.96geq\f(106,mNa2CO3)＝eq\f(44,3.96g)，解得m(Na2CO3)＝9.54g，w(Na2CO3)＝eq\f(9.54g,10.0g)×100%＝95.4%。[答案](1)鋅