Question

為了測定某品牌食用純堿中碳酸鈉的質量分數，某校化學研究性學習小組的探究過程如下：
[提出問題]樣品中碳酸鈉的質量分數是多少？
[知識準備]食用純堿的主要成分是碳酸鈉，另外還含有少量的氯化鈉；   反應過程中不考慮水和氯化氫的揮發．
[設計方案]
（1）方案一：向一定量樣品中加入過量澄清石灰水，根據反應生成碳酸鈣的質量，先求出碳酸鈉的質量，再計算樣品中碳酸鈉的質量分數．
（2）方案二：向一定量樣品中加入足量的稀鹽酸，根據反應生成二氧化碳的質量，先求出碳酸鈉的質量，再計算樣品中碳酸鈉的質量分數．
[進行實驗]
甲組同學：稱取12.00g樣品，加水配成溶液，在溶液中加入過量的澄清石灰水．過濾、洗滌、干燥，共得到白色沉淀10.00g．
乙組同學：稱取12.00g樣品，加入足量的稀鹽酸直到反應停止，共收集到4.40g二氧化碳．
[解決問題]請你任選一組同學的實驗結果，幫助他們計算出樣品中碳酸鈉的質量分數．（計算結果精確到0.1% ）
[交流反思]
（1）甲組的小青同學認為，要求出碳酸鈉的質量，也可以使用與鹽酸和石灰水所屬類別不同的其他物質

 

（填一種具體物質）的溶液與樣品反應，通過測定相關物質的質量，進行有關計算即可．
（2）乙組的小雨同學認為，所用稀鹽酸的溶質質量分數也可求出：取18.45g樣品放入燒杯中，每次加入20g稀鹽酸（不考慮水、氯化氫逸出）后用精密儀器稱量，記錄實驗數據如下：

加入稀鹽酸次數	1	2	3	4	5	6	7
燒杯及所稱物質總質量/g	78.90	97.80	116.70	135.60	155.05	175.05	195.05

分析表中實驗數據的變化規律，獲取反應生成氣體的質量，通過有關計算，即可求出稀鹽酸的溶質質量分數．問題：請你在右邊的坐標紙上繪制生成氣體的質量與所加稀鹽酸質量關系的曲線．

Answer 1

分析：（1）由題分析可知甲組同學采用的是方案一，即先讓碳酸鈉轉化成沉淀，再根據沉淀質量求出碳酸鈉質量，進而求出碳酸鈉的質量分數．那么讓碳酸鈉轉化為沉淀就要依據鹽的性質以及碳酸鹽的溶解度表來選擇試劑；
（2）認真分析表格就可以得到每次加稀鹽酸后所得的二氧化碳的質量，然后根據題意在坐標紙上把生成氣體質量與所加稀鹽酸質量的關系曲線繪制出來即可．

解答：解：[解決問題]①如果選甲組同學的實驗結果則有：設參加反應的碳酸鈉的質量為x
Na₂CO₃+Ca（OH）₂═2NaOH+CaCO₃↓
106                   100 
x                     10.00g

106

100

=

x

10.00g

      x=10.6g
所以樣品中碳酸鈉的質量分數為：

10.6g

12.00g

×100%=88.3%
②如果選擇乙組同學的結果則有：設參加反應的碳酸鈉的質量為x
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
106                   44
x                     4.40g

106

44

=

x

4.40g

      x=10.6g
所以樣品中碳酸鈉的質量分數為：

10.6g

12.00g

×100%=88.3%
[交流反思]（1）碳酸鈉除了可以和石灰水反應生成沉淀外，還可以和鹽類物質反應生成沉淀，因為碳酸鈣、碳酸鋇等都是沉淀，所以碳酸鈉可以和氯化鈣、氯化鋇等鹽反應．
（2）由表格中數據可知前4次實驗每次加入20g稀鹽酸后，燒杯中溶液總質量比前一次增加了18.9g，即前4次實驗每次生成二氧化碳氣體1.1g；第5次加入20g稀鹽酸后，產生的二氧化碳氣體只有0.55g，說明此時碳酸鈉已完全反應，即稀鹽酸量在80g～100g之間時，產生的二氧化碳氣體量=1.1g×4+0.55g=4.95g，且以后無論再加多少稀鹽酸，二氧化碳的量保持此值不變．據以上分析可在在坐標紙上畫出生成氣體的質量與所加稀鹽酸質量關系的曲線圖為：

點評：此題是一道綜合性的題目，其中既有根據化學方程式的計算，又有根據表格中的數據繪制曲線，屬于難度比較大的題目．