人教版高中化學必修第一冊第二章海水中的重要元素鈉和氯微專題3碳酸鈉與碳酸氫鈉的含量測定學案

PAGE微專題3碳酸鈉與碳酸氫鈉的含量測定【必備知識】1.測定Na2CO3質量分數的常用方法(1)氣體法①原理:Na2CO3+H2SO4===Na2SO4+CO2↑+H2O依據CO2的質量確定Na2CO3的質量。②操作:向mg純堿樣品(其他雜質不參與反應)中加入足量稀硫酸,準確測定產生CO2的質量為ng。③數據處理:Na2CO3~CO2 106 44 106n44g Na2CO3的質量分數為106n44g(2)沉淀法①原理:Na2CO3+BaCl2===BaCO3↓+2NaCl依據BaCO3沉淀的質量,確定Na2CO3的質量。②操作:先將mg純堿樣品(其他雜質不參與反應)溶于水配成溶液,向溶液中加入過量的BaCl2溶液,經過濾、洗滌、干燥得BaCO3沉淀的質量為ng。③數據處理:Na2CO3~BaCO3 106 197 106n197g Na2CO3的質量分數為106n197g2.Na2CO3和NaHCO3的定量分析利用滴加氯化鋇溶液產生白色沉淀測定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3的含量。【典例示范】[典例1](2026·廣州高一月考)下列實驗方案中,不能測定出Na2CO3和NaHCO3的混合物中Na2CO3質量分數的是()①取ag混合物充分加熱,剩余固體質量為bg②取ag混合物與足量NaOH溶液充分反應,得到bg溶液③取ag混合物與足量稀鹽酸反應,加熱、蒸干、灼燒,得到bg固體④取ag混合物與足量稀硫酸充分反應,逸出氣體用堿石灰吸收,質量增加bgA.①②B.③④C.①③D.②④【思維建模】離子共存題目的解題思路【解析】選D。①加熱時只有NaHCO3反應,(a-b)g為生成CO2和H2O的質量,由此可求NaHCO3的質量,進而求Na2CO3的質量分數;②取ag混合物與足量NaOH溶液充分反應,得到bg溶液,由于沒有沉淀或氣體產生,無法求出與Na2CO3、NaHCO3相關的微粒的質量或物質的量,無法求出Na2CO3和NaHCO3的混合物中Na2CO3的質量分數;③加入鹽酸后發生轉化為Na2CO32NaCl,NaHCO3NaCl,NaCl的總質量為bg,根據方程式列方程組可求Na2CO3、NaHCO3的質量,進而求Na2CO3的質量分數;④取ag混合物與足量稀硫酸反應,Na2CO3和NaHCO3均會生成二氧化碳和水,逸出氣體需要經干燥后用堿石灰吸收,否則堿石灰的增重包括水和二氧化碳,無法求出Na2CO3和NaHCO3的混合物中Na2CO3的質量分數;故選D。[典例2]為了測定NaCl、Na2CO3·10H2O和NaHCO3的混合物中各組分的含量,某同學設計如下實驗:取一定質量的混合物,通過測量反應前后②和③裝置質量的變化,測定該混合物中各組分的質量分數。(1)同學甲認為,①②③中可以均盛裝堿石灰,乙認為不正確,請判斷是否正確并寫出理由:__________________________________________________。

(2)硬質玻璃管加熱前,應關閉__________,打開__________,緩緩通入空氣,直至__________處出來的空氣不再使澄清石灰水變渾濁為止。

(3)若將①裝置換成盛放NaOH溶液的洗氣瓶,則測得的NaCl含量將__________(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。

(4)實驗過程中先停止__________(填“通入空氣”或“加熱”,下同),再停止__________。

【圖示析題】測定氣體質量推知固體成分的實驗要點模板【解析】(1)裝置①用于吸收空氣中的CO2和水蒸氣,可以使用堿石灰;裝置②吸收Na2CO3·10H2O和NaHCO3分解生成的水蒸氣,可以使用無水CaCl2;裝置③吸收碳酸氫鈉分解生成的CO2,使用堿石灰。(2)實驗前必須將裝置中的水蒸氣和CO2排凈,避免影響測定結果,硬質玻璃管加熱前,應關閉b,打開a,緩緩通入空氣,直至a處出來的氣體不再使澄清石灰水變渾濁為止。(3)若將①裝置換成盛放NaOH溶液的洗氣瓶,則會增加水的質量,使測得Na2CO3·10H2O的含量偏高,NaCl的含量偏低。(4)實驗過程中一直通入空氣,停止加熱后繼續通入空氣使存留在裝置中的CO2和水蒸氣完全被吸收。答案:(1)不正確,裝置②僅用于吸收產生的水蒸氣,不能吸收CO2,故不可盛裝堿石灰,可盛裝無水CaCl2、P2O5、硅膠等固體干燥劑(2)baa(3)偏小(4)加熱通入空氣【對點演練】1.某同學為測定Na2CO3固體(含少量NaCl)的純度,設計如下裝置(含試劑)進行實驗。下列說法不正確的是()A.必須在②③間添加吸收HCl的裝置B.④的作用是防止空氣中的氣體影響實驗的精確度C.通入空氣的作用是保證②中產生的氣體完全轉移到③中D.稱取樣品和③中產生的沉淀的質量即可求算Na2CO3固體的純度【圖示析題】【解析】選A。氫氧化鋇足量,揮發出的HCl先被吸收,不會影響BaCO3沉淀的生成和測定,無須單獨添加吸收HCl的裝置,故A項錯誤;堿石灰可與二氧化碳反應、吸收水分,可防止空氣中的氣體影響實驗的精確度,故B項正確;根據③中沉淀的質量計算碳酸鈉的純度,故需要通入空氣,保證②中產生的二氧化碳完全轉移到③中,被充分吸收,減小實驗誤差,故C項正確;③中產生的沉淀為碳酸鋇,根據碳酸鋇的質量可計算生成二氧化碳的質量,根據生成二氧化碳的質量計算樣品中的碳酸鈉質量,根據稱取樣品的質量即可求算碳酸鈉固體的純度,故D項正確。2.(2026·嘉興高一期中)為測定Na2CO3和NaHCO3混合樣品中Na2CO3的質量分數,某同學設計的實驗裝置示意圖如下:下列說法不正確的是()A.a中應該裝堿石灰,防止空氣中CO2和H2O干擾B.裝置B中冰水的作用是冷凝反應生成的水C.X為空氣,反應開始前先通空氣,停止加熱后,應再通一段時間空氣D.裝置B、C之間缺少CO2的干燥裝置,使測得Na2CO3的質量分數偏低【圖示析題】【解析】選C。a裝置內應裝堿石灰,目的是防止空氣中的CO2、水蒸氣進入裝置C影響測定結果,A正確;在裝置B中利用冰水混合物冷卻生成的水蒸氣,可避免大量的水蒸氣進入C中,B正確;X不能為空氣,空氣含CO2,影響生成的CO2質量的測定,故C錯誤;裝置B、C之間缺少CO2的干燥裝置,會使二氧化碳的質量增加,導致NaHCO3的質量增多,碳酸鈉質量減少,使測得碳酸鈉的質量分數偏低,D正確。3.某碳酸鈉固體樣品中,可能含有固體氯化鈉、碳酸鈣、硫酸銅中的一種或幾種雜質。為探究其成分組成,現取10.6g該固體樣品,向其中加入100g一定質量分數的稀鹽酸,固體樣品全部溶解,得到無色溶液,同時生成mg氣體。下列說法錯誤的是()A.該固體樣品中一定沒有硫酸銅B.若m=4.4g,則該固體樣品可能是混合物C.若m<4.4g,則該固體樣品中一定含有氯化鈉D.若m>4.4,則該固體樣品中可能含有碳酸鈣【審題關鍵】解答該題的關鍵點:①固體樣品全部溶解,得到無色溶液,說明無硫酸銅;②碳酸鈉和碳酸鈣都能與稀鹽酸反應生成氣體,由Na2CO3~CO2,CaCO3~CO2106g 44g 100g 44g可知,等質量時,CaCO3產生的CO2多。【解析】選D。硫酸銅溶液呈藍色,而反應后得到無色溶液,說明樣品中不含硫酸銅,A正確;若m=4.4g,純碳酸鈉10.6g恰好生成4.4gCO2。若樣品為碳酸鈉、碳酸鈣和氯化鈉的混合物,因為等質量的碳酸鈣比碳酸鈉生成的二氧化碳多,而氯化鈉不反應,所以可以通過調整三者的比例,使10.6g混合物恰好生成4.4g二氧化碳,B正確;若m<4.4g,說明雜質生成的CO2比同質量碳酸鈉少或不生成。碳酸鈣生成的CO2比同質量碳酸鈉多,因此雜質中必須含有氯化鈉(可能同時含碳酸鈣和氯化鈉,但必須有氯化鈉),C正確;等質量的碳酸鈣與稀鹽酸反應產生二氧化碳的質量比碳酸鈉多,若m>4.4,說明等質量的雜質與稀鹽酸反應產生二氧化碳的能力比碳酸鈉強,所以該固體樣品中一定含有碳酸鈣,D錯誤。4.為測定某部分變質為碳酸鈉的小蘇打樣品中NaHCO3的質量分數,甲同學稱取一定質量樣品,按如圖裝置進行實驗:(1)B裝置內所盛試劑是__________。

(2)D裝置的作用是_______________________。

(3)某同學認為上述測定結果將__________(填“偏高”或“偏低”),因為實驗裝置還存在一個明顯的缺陷是_______________________。

【解析】(1)B中盛放的試劑為濃硫酸,作用是除去二氧化碳中的水蒸氣。(2