(2013•南宁一模)某校化学研究性学习小组设计如下实验方案,测定放置已久的小苏打样品中纯碱的质量分数.

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  • 解题思路:(1)该方案原理为在加热的条件下Na2CO3能够稳定存在,而NaHCO3较易发生如下的分解反应2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O,从而可根据其反应产生的CO2和水蒸汽H2O的量或残留的固体的量推算出小苏打样品中纯碱的质量分数.

    该方案根据加热后残渣的质量来求解,自然要加热至恒重,以保证NaHCO3全部分解.

    (2)该方案原理为一定量混合样品与足量的稀硫酸分别发生如下反应Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+CO2↑+H2O,

    2 NaHCO3+H2SO4=Na2SO4+2CO2↑+2H2O↑,根据所产生的CO2的质量,可以分别求得样品中Na2CO3和NaHCO3的质量从而得出纯碱的质量分数.该方案关键是要获得产生的CO2的质量,自然在实验前要检查装置的气密性,要将装置中的CO2全部被碱石灰所吸收,要称量碱石灰在吸收CO2前后的质量.

    ①制备气体实验,实验前应先检验装置气密性.盐酸具有挥发性,会影响实验结果.D干燥管中的碱石灰吸收空气中的水蒸气、二氧化碳,防止进入C.

    ②实验根据C装置前后质量变化判断生成二氧化碳的质量.

    ③装置中容器内含有二氧化碳,不能被C中碱石灰完全吸收,导致测定结果有较大误差.

    (3)该方案原理为在样品中加入BaCl2溶液,其中Na2CO3可与BaCl2发生反应Na2CO3+BaCl2=BaCO3↓+2NaCl,

    而NaHCO3与BaCl2则不反应.从而根擗产生的沉淀量,得出纯碱的质量分数.

    方案关键是测定BaCO3沉淀的质量,自然要保证沉淀完全,要正确过滤好.

    ①根据过滤具体操作判断所需仪器.

    ②试验中判断沉淀是否完全的方法是:取少量滤液,再滴加BaCl2溶液少许,如无白色沉淀出现,说明沉淀完全.

    ③在一定量样品中加入足量Ba(OH)2溶液,此时分别发生如下反应Na2CO3+Ba(OH)2=BaCO3↓+2NaOH,NaHCO3+Ba(OH)2=BaCO3↓+NaOH+H2O,均产生BaCO3沉淀,根据样品的总量和生成BaCO3沉淀的量,就可得出纯碱的质量分数.

    (1)该方案根据加热后残渣的质量来求解,要加热至恒重,以保证NaHCO3全部分解.

    故答案为:保证NaHCO3全部分解.

    (2)①该方案是要获得产生的CO2的质量,在实验前要检查装置的气密性;盐酸具有挥发性,会影响实验结果,所以选择稀硫酸;D干燥管中的碱石灰吸收空气中的水蒸气、二氧化碳,防止进入C被吸收,减少误差.

    故答案为:检查装置的气密性;稀硫酸;吸收空气中的水蒸气、二氧化碳,防止进入C被吸收.

    ②根据所产生的CO2的质量及样品质量,分别求得样品中Na2CO3和NaHCO3的质量从而得出纯碱的质量分数,所以需称量C装置前后质量变化判断生成二氧化碳的质量.

    故答案为:C.

    ③装置A、B中容器内含有二氧化碳,不能被C中碱石灰完全吸收,导致测定结果有较大误差.

    故答案为:装置A、B中容器内含有二氧化碳,不能被C中碱石灰完全吸收,导致测定结果有较大误差.

    (3)①过滤操作中,除了烧杯、漏斗外还用到玻璃棒引流.

    故答案为:玻璃棒.

    ②试验中判断沉淀是否完全的方法是:取少量滤液,再滴加BaCl2溶液少许,如无白色沉淀出现,说明沉淀完全.

    故答案为:取少量滤液,再滴加BaCl2溶液少许,如无白色沉淀出现,说明沉淀完全.

    ③发生反应Na2CO3+Ba(OH)2=BaCO3↓+2NaOH,NaHCO3+Ba(OH)2=BaCO3↓+NaOH+H2O.

    样品9.5g,干燥的沉淀碳酸钡质量为19.7g,物质的量为[19.7g/197g/mol]=0.1mol,令样品中碳酸钠的物质的量为xmol、碳酸氢钠的物质的量为ymol,则106x+84y=9.5,x+y=0.1,解得x=0.05,y=0.05.所以碳酸钠的质量为106g/mol×0.05mol=5.3g,所以碳酸钠质量分数为[5.3g/9,5g]×100%=55.8%.

    故答案为:55.8%.

    点评:

    本题考点: 探究物质的组成或测量物质的含量;钠的重要化合物.

    考点点评: 以实验探究“测定放置已久的小苏打样品中纯碱的质量分数”为载体,考查学生对于实验原理与装置理解评价、实验基本操作、化学计算等,难度中等,题目涉及到的小苏打和纯碱的化学知识是多方面的,构成了一道多角度的探究题.