高考化學一輪專題突破-na2co3的制備和質(zhì)量分數(shù)測定

專題Na2CO3的制備和質(zhì)量分數(shù)測定一、侯氏制堿法1．制備原料食鹽、氨氣、二氧化碳——合成氨廠用水煤氣制取氫氣時的廢氣；其反應為C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))CO＋H2，CO＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))CO2＋H2。2．工藝流程3．反應原理(1)產(chǎn)生NaHCO3的反應：NH3＋NaCl＋CO2＋H2O=NaHCO3↓＋NH4Cl。(2)產(chǎn)生Na2CO3的反應：2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑。4．綠色思想循環(huán)使用的物質(zhì)為CO2、飽和食鹽水。二、測定碳酸鈉質(zhì)量分數(shù)的常用方法1．氣體法(1)測定原理：Na2CO3＋H2SO4=Na2SO4＋H2O＋CO2↑。依據(jù)CO2的體積確定Na2CO3的物質(zhì)的量，進而確定純堿中Na2CO3的含量。(2)實驗操作：向mg純堿樣品中加入足量的稀硫酸，準確測量產(chǎn)生CO2氣體的體積為VmL(已折算為標準狀況)。(3)數(shù)據(jù)處理純堿樣品中Na2CO3的質(zhì)量為eq\f(V,22400)mol×106g·mol－1＝eq\f(106V,22400)g，則純堿樣品中Na2CO3的質(zhì)量分數(shù)為eq\f(\f(106V,22400)g,mg)×100%＝eq\f(53V,112m)%。2．沉淀法(1)測定原理：Na2CO3＋BaCl2=BaCO3↓＋2NaCl。依據(jù)BaCO3沉淀的質(zhì)量，確定Na2CO3的物質(zhì)的量，進而確定純堿中Na2CO3的含量。(2)實驗操作：先將mg純堿樣品溶于水配成溶液，向溶液中加入過量的BaCl2溶液，經(jīng)過濾、洗滌、干燥得BaCO3沉淀的質(zhì)量為ng。(3)數(shù)據(jù)處理純堿樣品中Na2CO3的質(zhì)量為eq\f(ng,197g·mol－1)×106g·mol－1＝eq\f(106n,197)g，則純堿樣品中Na2CO3的質(zhì)量分數(shù)為eq\f(\f(106n,197)g,mg)×100%＝eq\f(106n,197m)×100%。INCLUDEPICTURE"H:\\莫成程\\2021\\一輪\\化學\\人教版(老高考)\\遞進題組練能力.TIF"INCLUDEPICTURE"H:\\莫成程\\2021\\一輪\\化學\\人教版(老高考)\\遞進題組練能力.TIF"INETINCLUDEPICTURE"H:\\莫成程\\2021\\一輪\\化學\\人教版(老高考)\\WORD\\遞進題組練能力.TIF"INETINCLUDEPICTURE"E:\\馬珊珊\\2021\\一輪\\看\\化學\\化學人教版(老高考)\\13word\\遞進題組練能力.TIF"INET典例分析：一侯氏制堿法1．以下是在實驗室模擬“侯氏制堿法”生產(chǎn)流程的示意圖：eq\x(氣體A的飽和溶液)eq\o(→,\s\up7(Ⅰ),\s\do5(加入食鹽))eq\x(A與食鹽的飽和溶液)eq\o(→,\s\up7(Ⅱ),\s\do5(通入足量氣體B))eq\x(懸濁液)eq\o(→,\s\up7(Ⅲ),\s\do5(過濾))eq\x(晶體)eq\o(→,\s\up7(Ⅳ))eq\x(純堿)則下列敘述錯誤的是()A．A氣體是NH3，B氣體是CO2B．侯氏制堿法的工藝過程中應用了物質(zhì)溶解度的差異C．第Ⅲ步操作用到的主要玻璃儀器是燒杯、漏斗、玻璃棒D．第Ⅳ步操作是將晶體溶于水后加熱、蒸發(fā)、結(jié)晶答案D解析A項，利用NH3極易溶于水，且水溶液顯堿性，可以提高CO2的吸收，因此先通NH3后通CO2，正確；B項，NaHCO3的溶解度小于Na2CO3的溶解度，利用了溶解度的差異，正確；C項，操作Ⅲ是過濾，因此用到玻璃儀器：燒杯、漏斗、玻璃棒，正確；D項，晶體是NaHCO3，利用NaHCO3的不穩(wěn)定性，2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O，錯誤。2．實驗室模擬侯氏制堿法制取純堿和氯化銨溶液，下列有關(guān)操作錯誤的是()A．圖1為制取氨氣將其溶于飽和食鹽水B．圖2為過濾獲得碳酸鈉晶體C．圖3為灼燒碳酸氫鈉制取碳酸鈉D．圖4為蒸發(fā)濃縮氯化銨溶液答案B解析A項，用氯化銨和氫氧化鈣共熱制備氨氣，正確；B項，侯氏制堿法中溶液析出的晶體為碳酸氫鈉，故應過濾獲得碳酸氫鈉，錯誤；C項，在坩堝中灼燒碳酸氫鈉分解制備碳酸鈉，正確；D項，蒸發(fā)皿中蒸發(fā)濃縮氯化銨溶液，并不斷攪拌，正確。二Na2CO3質(zhì)量分數(shù)的測定3．為精確測定工業(yè)純堿中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)(含少量NaCl)，準確稱量Wg樣品進行實驗，下列實驗方法所對應的實驗方案和測量數(shù)據(jù)合理的是()選項實驗方法實驗方案測量數(shù)據(jù)A滴定法將樣品配成100mL溶液，取10mL，加入酚酞，用標準鹽酸滴定消耗鹽酸的體積B量氣法將樣品與鹽酸反應，生成的氣體全部被堿石灰吸收堿石灰增加的質(zhì)量C重量法將樣品放入燒瓶中，置于電子天平上，加入足量鹽酸減少的質(zhì)量D量氣法將樣品與鹽酸反應，氣體通過排水量氣裝置量氣排出水的體積答案A解析用酚酞作指示劑時，Na2CO3與鹽酸發(fā)生反應Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋CO2↑＋H2O，依據(jù)消耗鹽酸的量可以計算出樣品中Na2CO3的量，進而確定樣品中Na2CO3的質(zhì)量分數(shù)，A項正確；測量堿石灰增重的方法是重量法而不是量氣法，B項錯誤；樣品中加入足量鹽酸，因鹽酸的質(zhì)量未知，無法通過重量法測量Na2CO3的質(zhì)量，C項錯誤；因部分CO2能溶解到水里，與水反應生成H2CO3，故排出水的體積并不是CO2的體積，D項錯誤。4．(2020·河南安陽模擬)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(zhì)量的混合物，通過測量反應前后②和③裝置質(zhì)量的變化，測定該混合物中各組分的質(zhì)量分數(shù)。下列說法中錯誤的是()A．①②③中可以依次盛裝堿石灰、無水CaCl2、堿石灰B．硬質(zhì)玻璃管加熱前，應關(guān)閉b，打開a，緩緩通入空氣，直至a處出來的空氣不再使澄清石灰水變渾濁為止C．若將①裝置換成盛放NaOH溶液的洗氣瓶，則測得的NaCl含量偏大D．實驗過程中一直通入空氣，停止加熱后再停止通入空氣答案C解析根據(jù)實驗目的和裝置的連接順序可知：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，A項正確；實驗前必須將裝置中的水蒸氣和CO2趕凈，避免影響測定結(jié)果，硬質(zhì)玻璃管加熱前，應關(guān)閉b，打開a，緩緩通入空氣，直至a處出來的空氣不再使澄清石灰水變渾濁為止，B項正確；若將①裝置換成盛放NaOH溶液的洗氣瓶，則會增加水的質(zhì)量，使測得Na2CO3·10H2O和NaHCO3的含量偏高，NaCl的含量偏低，C項錯誤；實驗過程中一直通入空氣，停止加熱后繼續(xù)通入空氣使存留在裝置中的CO2和水蒸氣完全被吸收，D項正確。5．小蘇打長期放置在空氣中會變質(zhì)(部分轉(zhuǎn)變?yōu)镹a2CO3)，某研究小組欲測定某小蘇打樣品中NaHCO3的質(zhì)量分數(shù)，設計如下實驗方案：Ⅰ.加熱分解法利用圖1裝置，充分加熱小蘇打樣品。(1)儀器a的名稱為_____________________________________________________________。(2)在實驗過程中，需要測量的實驗數(shù)據(jù)如下：①儀器a的質(zhì)量；②_____________________；③________________。Ⅱ.測量氣體體積法利用圖2裝置，測定反應生成氣體的體積。(3)組裝好儀器后，首先進行的操作為______________________________________________。(4)導管g的作用為______________________________________________________________。(5)為了減小實驗誤差，B、C中最好用____________溶液代替水。(6)待反應結(jié)束，氣體冷卻至室溫后，利用圖示裝置讀取氣體體積時，應注意的事項如下：①________________________________________________________________________。②________________________________________________________________________。(7)若所取樣品的質(zhì)量為mg，反應前量氣管C的讀數(shù)為V1mL，反應結(jié)束后量氣管C的讀數(shù)為V2mL，則樣品中NaHCO3和Na2CO3的物質(zhì)的量之和為________(氣體體積均已換算為標準狀況下的體積)。答案(1)坩堝(2)②加熱前，儀器a和樣品的總質(zhì)量③加熱冷卻后，儀器a和殘留物的總質(zhì)量(3)檢查裝置氣密性