Question

碳酸钠，化学式Na₂CO₃，俗称纯碱．“纯碱中常常会混有少量的氯化钠”．某研究性学习小组以一包纯碱（若有杂质，只考虑为氯化钠）为研究对象，探究该纯碱样品中碳酸钠的含量．请你参与他们的活动．
【小组讨论】
观点Ⅰ：纯碱样品中只含有碳酸钠
观点Ⅱ：纯碱样品是由碳酸钠和少量氯化钠组成的混合物
【实验设计】
甲方案
Ⅰ设计思路：根据样品与石灰水反应生成沉淀碳酸钙的质量，求出碳酸钠的质量，再计算样品中碳酸钠的质量分数．
Ⅱ操作步骤：称取13.25g纯碱样品，加入过量的澄清石灰水，充分搅拌．过滤、洗涤、干燥，得到白色沉淀10.00g
Ⅲ数据处理：请根据上述实验数据，计算该样品中碳酸钠的质量分数．
计算过程：
Ⅳ实验结论：

 

．
乙方案
Ⅰ设计思路：根据样品（质量为a g）与稀硫酸完全反应生成二氧化碳的质量（质量为b g），求出碳酸钠的质量，再计算样品中碳酸钠的质量分数．
Ⅱ实验结论：
（1）当a、b的质量关系满足

 

（填写含a、b字母的表达式，下同）时，纯碱样品中只含有碳酸钠，样品中碳酸钠的质量分数是100%．
（2）当a、b的质量关系满足

 

时，纯碱样品是由碳酸钠和少量氯化钠组成的混合物，样品中碳酸钠的质量分数是

 

．
【实验评价】
误差分析：（1）甲方案中，白色沉淀的质量在过滤、干燥等操作过程中会有所损耗，造成计算结果与实际值相比偏小．
（2）乙方案中，有部分生成的二氧化碳气体因溶解于水而没有全部逸出，造成计算结果与实际值相比

 

（填写“偏大”、“偏小”或“不变”）．
【交流反思】
（1）实验过程中，需用玻璃棒不断搅拌，该操作的目的是

 

．
（2）甲方案实验操作中，对沉淀洗涤的目的是：

 

．
（3）乙方案中，需用一定质量的19.6%的稀硫酸．现有一瓶98%的浓硫酸（密度为1.84g/cm³），配制乙方案中实验所用稀硫酸，至少需要浓硫酸的体积是

 

mL（填写含字母的表达式）．浓硫酸稀释的正确操作是

 

．

Answer 1

分析：信息给予题构思新颖，思维富有灵活性和创造性，能较好地反映出同学们对信息的提取、分析、加工以及对知识的迁移能力．选材多来源于生活实际、社会热点、科技新发明等．
本题的甲方案：根据Ⅰ设计思路：根据样品与石灰水反应生成沉淀碳酸钙的质量，求出碳酸钠的质量，再计算样品中碳酸钠的质量分数．Ⅱ操作步骤：称取13.25g纯碱样品，加入过量的澄清石灰水，充分搅拌．过滤、洗涤、干燥，得到白色沉淀10.00g；Ⅲ数据处理：请根据上述实验数据，计算该样品中碳酸钠的质量分数．则根据化学方程式可求碳酸钠的质量，则可求纯碱样品中的碳酸钠的质量分数．
本题的乙方案，Ⅰ设计思路：根据样品（质量为a g）与稀硫酸完全反应生成二氧化碳的质量（质量为b g），求出碳酸钠的质量，再计算样品中碳酸钠的质量分数．

解答：解：【实验设计】解：设纯碱样品中含Na₂CO₃的质量为x
Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH
106              100
x               10.00g

106

x

=

100

10.00g

   x=10.6g 
纯碱样品中Na₂CO₃的质量分数为

10.6g

13.25g

×100%=80%
而乙方案：Ⅰ设计思路：根据样品（质量为a g）与稀硫酸完全反应生成二氧化碳的质量（质量为b g），求出碳酸钠的质量，再计算样品中碳酸钠的质量分数．
Ⅱ实验结论：
（1）当a、b的质量关系满足

a

b

=

53

22

（或22a=53b；或a=

53

22

b等）（填写含a、b字母的表达式，下同）时，纯碱样品中只含有碳酸钠，样品中碳酸钠的质量分数是100%．
（2）当a、b的质量关系满足

a

b

＞

53

22

时，纯碱样品是由碳酸钠和少量氯化钠组成的混合物，样品中碳酸钠的质量分数是

53b

22a

×100%．
【实验评价】
误差分析：（1）甲方案中，白色沉淀的质量在过滤、干燥等操作过程中会有所损耗，造成计算结果与实际值相比偏小．
（2）乙方案中，有部分生成的二氧化碳气体因溶解于水而没有全部逸出，造成计算结果与实际值相比偏小．
【交流反思】
（1）实验过程中，需用玻璃棒不断搅拌，该操作的目的是 使反应充分进行．
（2）甲方案实验操作中，对沉淀洗涤的目的是：除去沉淀表面附着的其它物质，以免对实验结果造成误差．
（3）乙方案中，需用一定质量的19.6%的稀硫酸．现有一瓶98%的浓硫酸（密度为1.84g/cm³），配制乙方案中实验所用稀硫酸，至少需要浓硫酸的体积是1.24bmL（填写含字母的表达式）．浓硫酸稀释的正确操作是把浓硫酸沿器壁慢慢注入水里，并不断搅拌． 
故答为：Ⅳ实验结论：纯碱样品是由碳酸钠和少量氯化钠组成的混合物，且样品中碳酸钠的质量分数是80%．
实验结论：（1）

a

b

=

53

22

（或22a=53b；或a=

53

22

b等）；（2）

a

b

＞

53

22

53b

22a

×100%（合理表达即给分）   
【实验评价】（2）偏小 
【交流反思】（1）使反应充分进行
（2）除去沉淀表面附着的其它物质，以免对实验结果造成误差．
（3）1.4b，把浓硫酸沿器壁慢慢注入水里，并不断搅拌

点评：这类问题往往将计算和实验有机地结合起来进行考查．这就要求同学们对常见物质的性质掌握牢固，并能熟练地进行基本的化学计算．这类试题大多是由题干和问题两部分组成，题干中实际上已给出一系列的提示，要求根据提出的问题，发现有用的信息，充分发挥联想，与已有的知识建立联系，然后进行类比推导．