人教版 (2019)必修 第一册第一章 物质及其变化第一节 物质的分类及转化学案设计

微专题3　Na2CO3含量测定的实验探究

【典例】　制得的碳酸钠样品中往往含有少量NaCl，现欲测定样品中Na2CO3的质量分数，某探究性学习小组分别设计了如下实验方案。

(1)方案一：用下图所示方法和步骤进行实验：

①操作Ⅰ涉及的实验名称有________、洗涤；操作Ⅱ涉及的实验名称有干燥、________。

②该方案测得的样品中Na2CO3质量分数的计算式为________。

(2)方案二：利用下图所示装置来测定纯碱样品中Na2CO3的质量分数(铁架台、铁夹等在图中均已略去)。实验步骤如下：

a．按图连接装置，并检查气密性；

b．准确称得盛有碱石灰的干燥管D的质量为83.4 g；

c．准确称得6.0 g纯碱样品放入容器Ⅱ中；

d．打开分液漏斗Ⅰ的旋塞，缓缓滴入稀硫酸，至不再产生气泡为止；

e．打开弹簧夹，往试管A中缓缓鼓入空气数分钟，然后称得干燥管D的总质量为85.6 g。

①若d、e两步的实验操作太快，则会导致测定结果________(填“偏大”或“偏小”)。

②装置A中试剂X应选用________。

③E装置的作用是__________________________________________________________________________________________________________。

④根据实验中测得的有关数据，计算纯碱样品中Na2CO3的质量分数为________(结果保留到小数点后一位)。

[解析]　(1)①生成沉淀A，故操作I需要涉及过滤操作。要知道固体的质量需要称重；②经过计算，样品中Na2CO3质量分数的计算式为×100%。

(2)①反应过快会使产生的CO2气体不能完全被D装置中碱石灰吸收；快速鼓入空气，也会使装置内残留CO2不能被D装置中碱石灰完全吸收，则测得的CO2质量偏小，测定结果偏小；②鼓入空气，可把残留在装置B、C中的CO2赶出由D中碱石灰吸收，因为空气中含有CO2，因此应把鼓入空气中的CO2吸收处理，所以装置A应放入NaOH溶液；③如果D装置直接与外界空气相连通，则空气中的H2O和CO2会对测定结果带来影响，所以装置E的作用是防止空气中H2O和CO2进入装置D中；④反应中放出CO2气体的质量＝85.6 g－83.4 g＝2.2 g，设消耗碳酸钠的质量为x，

Na2CO3～CO2

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x　　　 2.2 g

解得x＝5.3 g

纯碱样品中Na2CO3的质量分数＝×100%≈88.3%。

[答案]　(1)①过滤　称量

②×100%

(2)①偏小　②NaOH溶液　③防止空气中CO2和水蒸气进入装置D中　④88.3%

测定纯碱纯度的两种常见方法

Na2CO3纯度的分析：实验装置如图所示，装置B中盛有10.0 g的Na2CO3样品[假设杂质不参加反应，原容器中CO2含量可忽略不计，各装置内反应完全。实验室可供选择的试剂和药品还有锌粒、稀硫酸、CaCO3(s)、蒸馏水]。

(1)装置A锥形瓶内盛有________，装置A的作用是_______________________________________________________。

装置B分液漏斗中装有________。

(2)若无装置C，实验结果将________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。装置E的作用是__________________。

(3)若实验后，装置D的质量增加3.96 g，则该Na2CO3样品的纯度为________。

[解析]　(1)装置A用于制取H2，用的药品是锌粒和稀硫酸，目的是把装置B中产生的CO2都赶到装置D中被碱石灰吸收，使实验数据尽可能准确；装置B中发生的是酸与Na2CO3生成CO2的反应，后面没有除杂装置，所以可用不挥发的稀硫酸。

(2)装置C用来吸收CO2中的水蒸气，若无此装置，装置D中的碱石灰不仅会吸收CO2还会吸收水蒸气，使测得的CO2的量偏高，导致Na2CO3的含量偏高；装置E是为了防止空气中的CO2和水蒸气进入装置D中，对实验造成误差。(3)装置D的质量增加3.96 g，增加的质量为

Na2CO3和稀硫酸反应生成的CO2的质量，根据转化关系知：

Na2CO3　　～　　CO2

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m(Na2CO3)       3.96 g

＝，解得m(Na2CO3)＝9.54 g，

w(Na2CO3)＝×100%＝95.4%。

[答案]　(1)锌粒　装置A中生成的H2把装置B中产生的CO2气体都赶到装置D中，使装置B中的CO2气体全部被装置D中的碱石灰吸收　稀硫酸

(2)偏高　防止空气中的水蒸气、CO2等气体进入装置D中，使装置D中碱石灰的质量增加

(3)95.4%