（全国通用）高考化学二轮热点题型归纳与变式演练 专题36 碳酸钠质量分数测定的实验探究（解析+原卷）学案

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【题型一】 气体法测定碳酸钠质量分数…………………………………….……………….…………1
【题型二】 沉淀法测定碳酸钠质量分数………………………………………………….…….………4
二、最新模考题组练……………………………………………………………………………………..………6
【题型一】 气体法测定碳酸钠质量分数
【典例分析】
1．某同学为测定Na2CO3固体（含少量NaCl）的纯度，设计如下装置（含试剂）进行实验。下列说法不正确的是
A．必须在①②间添加吸收HCl的装置
B．④的作用是防止空气中的气体影响实验的精确度
C．通入空气的作用是保证②中产生的气体完全转移到③中
D．称取样品和③中产生的沉淀的质量即可求算Na2CO3固体的纯度
【答案】A
【解析】
由装置图可知：①中氢氧化钠是为了除去空去中的CO2，②中是Na2CO3固体和氧酸反应放出CO2，通入③足量的氢氧化钡溶液后又会和氢氧化钡反应生成碳酸钡的沉淀，通过测定碳酸钡沉淀的质量，进而求得Na2CO3的质量分数。④的作用防止空气中的CO2进入③影响Na2CO3的质量分数的测定。
A.根据上述分析可知，①中氢氧化钠是为了除去空去中的CO2，无需在①和②之间添加吸收HCl的装置，故A错误；
B.根据上述分析可知，碱石灰可与二氧化碳反应，吸收水分，可防止空气中的气体影响实验的精确度，故B正确；
C.根据上述分析可知，要根据③中沉淀的质量计算碳酸钠的纯度，故需要通入空气，保证②中产生的二氧化碳完全转移到③中，被充分吸收，减小实验误差，故C正确；
D.根据上述分析可知，③中产生的沉淀为碳酸钡，③中根据碳酸钡的质量可计算生成二氧化碳的质量，②中根据生成二氧化碳的质量计算样品中的碳酸钠质量，根据称取样品的质量即可求算碳酸钠固体的纯度，故D正确。
故答案：A。
【提分秘籍】
气体法
(1)测定原理：Na2CO3+H2SO4==Na2SO4+H2O＋CO2↑。
依据CO2的体积确定Na2CO3的物质的量，进而确定纯碱中Na2CO3的含量。
(2)实验操作：向m g纯碱样品中加入足量的稀硫酸，准确测量产生CO2气体的体积为V mL(已折算为标准状况)。
【变式演练】
1．在200g 8%的NaOH溶液中通入一定量的CO2后，再向溶液中逐滴滴加稀盐酸至150g时开始产生气体，继续滴加稀盐酸到200g时，气体质量最大(假设CO2全部逸出)。溶液中产生CO2的质量与加入盐酸的质量如图所示。下列说法正确的是
A．B点时所得溶液的溶质为NaHCO3
B．AB段发生的反应为Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl
C．最初通入的CO2的质量为8.8g
D．加入盐酸溶液中含HCl的质量为14.6g
【题型二】 沉淀法测定碳酸钠质量分数
【典例分析】
1．下列试验方案中，不能测定出Na2CO3和NaHCO3的混合物中Na2CO3质量分数的是
A．取ag混合物充分加热，质量减少bg
B．取ag混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得到bg固体
C．取ag混合物与足量CaCl2溶液反应，过滤、洗涤、烘干得到bg固体
D．取ag混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出气体用碱石灰吸收，质量增加bg
【答案】D
【解析】
A．只有碳酸氢钠加热分解，由差量法可计算碳酸氢钠的质量，然后再计算碳酸钠的质量分数，能够测出混合物中碳酸钠的质量分数；
B．加热后bg固体为氯化钠的质量，设碳酸钠的物质的量为x、碳酸氢钠的物质的量为y，则106x+84y=a，2x+y=，解方程计算出a、b，然后可计算出混合物中碳酸钠的质量分数；；
C．碳酸钠能和氯化钙反应生成碳酸钙沉淀，而碳酸氢钠与氯化钙不反应，通过计算碳酸钙的质量可以得到碳酸钠的质量的分数；
D．ag混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出气体主要是二氧化碳和水，所以质量增加bg是此两种气体的质量，两个已知，四个未知数，故无法求出混合物中碳酸钠的质量分数；
答案选D。
【提分秘籍】
沉淀法
(1)测定原理：Na2CO3＋BaCl2===BaCO3↓＋2NaCl。
依据BaCO3沉淀的质量，确定Na2CO3的物质的量，进而确定纯碱中Na2CO3的含量。
(2)实验操作：先将m g纯碱样品溶于水配成溶液，向溶液中加入过量的BaCl2溶液，经过滤、洗涤、干燥得BaCO3沉淀的质量为n g。
【变式演练】
1．现有不纯的碳酸钠(仅含碳酸氢钠杂质)，欲测定其中碳酸钠的质量分数，分别进行以下4个操作，其中不能成功的是
A．取mg样品，加热到质量不再变化时称重为ng
B．取mg样品，加入过量的盐酸，再将所得溶液加热蒸发，结晶，灼烧，余下物质质量为ng
C．取mg样品，溶于水向所得溶液中加入过量的溶液，将所得沉淀过滤、洗涤、烘干后称重为ng
D．取mg样品，加入过量的稀硫酸，再将所逸出的气体用碱石灰吸收，碱石灰增重ng
1．碳酸氢钠容易分解为碳酸钠。现加热5.00g的碳酸钠和碳酸氢钠的混合物使碳酸氢钠完全分解，固体质量变为4.69g，则原混合物中碳酸钠的质量分数为
A．16.8%B．93.8%C．83.2%D．33.6%
2．下列实验方案中，能测定和混合物中质量分数的是
A．取a克混合物充分加热，减重b克
B．取a克混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得b克固体
C．取a克混合物与足量稀盐酸充分反应，逸出气体用碱石灰吸收，增重b克
D．取a克混合物与少量溶液充分反应，过滤、洗涤、烘干，得b克固体
3．取27.4 g 由 Na2CO3和NaHCO3组成的固体混合物，加热至质量不再减少，冷却后称得剩余固体质量为21.2 g；再将该剩余固体加入到 500 mL足量稀盐酸中，充分反应。(忽略溶液体积变化)
（1）加热时，生成H2O的质量是___________g。
（2）原混合物中Na2CO3的物质的量是___________ml。
（3）所得溶液中Na+的物质的量浓度是___________ml/L。
（4）整个过程中，生成CO2的总体积是___________L(标准状况)。
4．我国著名化学家侯德榜发明的“联合制碱法”的反应原理用化学方程式可简要表示为：
，
；
。
（1）纯碱属于___________(填“酸”“碱”或“盐”)。
（2）检验碳酸氢钠中含有碳酸钠的方法是___________。
（3），请写出该反应能发生的原因_________。
（4）向含有碳酸钠和碳酸氢钠的溶液中逐滴滴加1 ml/L盐酸，产生标准状况下气体的体积与盐酸体积关系如图所示：

①逐滴滴加盐酸的过程中物质的量变化趋势是___________；
②上述混合溶液碳酸氢钠的物质的量是___________。
5．某校课外小组为测定某碳酸钠和碳酸氢钠混合物中碳酸钠的质量分数，甲、乙两组同学分别进行了下列相关实验。
方案Ⅰ：甲组同学用称量法，按如图所示的实验流程进行实验：
称量样品加入适量盐酸蒸发结晶称量固体
(1)实验时，蒸发结晶操作中，除了酒精灯、蒸发皿外，要用到的玻璃仪器是____________。
(2)有同学认为“加入适量盐酸”不好操控，应改为“过量盐酸”，便于操作且不影响测定的准确性，该观点____________(填“正确”或“不正确”)，其原因是____________________________________________.
(3)若实验中测得样品质量为46.4g，固体质量为40.95g，则碳酸钠的质量分数为____________(保留3位有效数字)。
(4)蒸发结晶过程中若有固体飞溅，测得碳酸钠的质量分数将____________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
方案Ⅱ：乙组同学的主要实验流程如下。
按如图所示装置进行实验：
(5)在C装置中装碱石灰来吸收净化后的气体，装置D的作用是_________________________________。
(6)有的同学认为,为了减少实验误差，应在反应前后都通入N2，反应后通入N2的目的是____________。
6．某校课外小组为测定某碳酸钠和碳酸氢钠混合物中碳酸钠的质量分数，甲、乙两组同学分别进行了下列相关实验。
方案Ⅰ：甲组同学用质量法，按如图所示的实验流程进行实验：
（1）实验时，蒸发结晶操作中，除了铁架台(带铁圈)、酒精灯外，还要用到的仪器是________。
（2）有同学认为“加入适量盐酸”不好控制，应改为“加入过量盐酸”，便于操作且不影响测定的准确性，该观点________(填“正确”或“不正确”)，其原因是___________________________。
（3）若实验中测得样品质量为46.4g，蒸发后固体质量为40.95g，则碳酸钠的质量分数为________(保留3位有效数字)。
（4）蒸发结晶过程中若有固体飞溅，测得碳酸钠的质量分数________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
方案Ⅱ：乙组同学的主要实验流程如下：
按如图所示装置进行实验：
（5）装置B中的试剂为_______在装置C中装碱石灰来吸收净化后的气体，装置D的作用是________________________。
（6）有的同学认为为了减小实验误差，在反应前后都通入N2，反应后通入N2的目的是________________________________________________________________________。
方案Ⅲ：气体分析法
（7）把一定量样品与足量稀硫酸反应后，用如图装置测量产生CO2气体的体积，B中溶液最好采用________(填序号)使测量误差较小。
a．饱和碳酸钠溶液 b．饱和碳酸氢钠溶液
c．饱和氢氧化钠溶液 d．饱和硫酸铜溶液
7．某碳酸氢钠样品中含有碳酸钠，为测定碳酸氢钠的质量分数，设计若干实验方案。

方案一：按如图装置进行实验。
(1) 实验时分液漏斗中应该装_______ (盐酸或硫酸)，D装置的作用___________________。
(2)实验中除称量样品质量外，还需称_______装置前后质量的变化。根据此实验得到的数据，测定结果明显偏低，因为实验装置还存在一个明显缺陷， 该缺陷是__________________。
方案二：用如下流程测碳酸氢钠的质量分数。
完成下列填空:
(3)过滤操作中，除了烧杯和漏斗外还用到的玻璃仪器有_______。实验中判定沉淀是否完全的方法是______________________________________________。
(4)已知样品8.620g，最终所得的沉淀质量为19.700g，则样品中碳酸氢钠的质量分数为_______。
方案三：自行完成设计。
(5)尝试再设计一个测定碳酸氢钠质量分数的实验方案，其中须包含测定原理、主要实验步骤、测定的物理量_________________________________ 。
8．某碳酸钠样品中含有少量氯化钠杂质，为测定该样品中碳酸钠的质量分数，进行了如下实验：
请回答下列问题：
（1）操作A用到的玻璃仪器除烧杯外还必需有_______________、_______________；
（2）在实验过程中加入饱和石灰水后发生反应的离子方程式是_____________________。
（3）为探究上述反应后滤液中的溶质成分，甲同学向滤液中滴加过量稀盐酸，发现无气泡产生，说明滤液中一定不含 _________________（填溶质的化学式，下同）,若有气泡产生，那么测定的样品中碳酸钠的质量分数___________（填偏大、偏小、无影响）。
（4）在（3）探究中，滴加盐酸前滤液中的溶质除氯化钠外，一定还含有的溶质是________；滴加盐酸的过程中一定发生反应的离子方程式为 ___________________________________。