Question

9．碳酸钠俗称纯碱．“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为80%．
写出该方案发生化学反应的方程式Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH．
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$\frac{a}{b}=\frac{53}{22}$ （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）若纯碱样品是由碳酸钠和少量氯化钠组成的混合物，则样品中碳酸钠的质量分数是$\frac{53b}{22a}$×100%．
写出该方案发生化学反应的方程式Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+CO₂↑+H₂O．
【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）甲方案实验过程中，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，过滤操作需要的玻璃仪器有（填三种）漏斗、烧杯、玻璃棒，，对沉淀洗涤的目的是洗去附着在沉淀表面的可溶性杂质，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．用98%的浓硫酸（密度为1.84g/cm³），配制乙方案中实验所用稀硫酸的正确操作是_把浓硫酸沿器壁慢慢注入水里，并不断搅拌．

Answer 1

分析 【实验设计】
甲方案：根据样品中碳酸钠与石灰水反应写出反应的化学方程式，由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；
乙方案：（1）根据碳酸钠与硫酸的反应，当a、b的质量关系等于碳酸钠与二氧化碳的质量比时碳纯碱样品中只含有碳酸钠碳酸钠；
（2）根据碳酸钠与硫酸的反应，由二氧化碳的质量求出碳酸钠的质量，再计算出样品中碳酸钠的质量分数．
【交流反思】
（1）根据玻璃棒的作用分析；
（2）通过洗涤，可以除去沉淀表面杂质，减少误差；
（3）根据稀释浓硫酸的操作分析回答．

解答 解：【实验设计】甲方案：
设纯碱样品中含Na₂CO₃的质量为x
Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH
106              100
x               10.00g
$\frac{106}{100}=\frac{x}{10.00g}$ 解得：x=10.60g
纯碱样品中Na₂CO₃的质量分数为：$\frac{10.6g}{13.25g}$×100%=80%
乙方案：由Na₂CO₃与硫酸的反应：
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
  106 　               44
（1）当a、b的质量关系满足$\frac{a}{b}=\frac{53}{22}$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）设纯碱样品中碳酸钠的质量为y
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106                   100
y                      bg
$\frac{106}{44}=\frac{y}{bg}$   解得：y=$\frac{106bg}{44}$
样品中碳酸钠的质量分数是：$\frac{\frac{106b}{44}}{ag}×100%$=$\frac{53b}{22a}$×100%．
【交流反思】
（1）甲方案实验过程中，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，过滤操作需要的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒，对沉淀洗涤的目的是：洗去附着在沉淀表面的可溶性杂质，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．用98%的浓硫酸（密度为1.84g/cm³），配制乙方案中实验所用稀硫酸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：甲方案：80%，Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH．
乙方案：（1）$\frac{a}{b}=\frac{53}{22}$；（2）$\frac{53b}{22a}$×100%；Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+CO₂↑+H₂O．
【交流反思】
（1）使反应充分进行；         _．
（2）漏斗、烧杯、玻璃棒，洗去附着在沉淀表面的可溶性杂质，以免对实验结果造成误差．
（3）把浓硫酸沿器壁慢慢注入水里，并不断搅拌．

点评 本题将计算和实验有机地结合起来进行考查，通过认证审题，结合题干中已给出一系列的提示，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，从而达到解决问题的目的．