第三章　金属及其化合物 金属及其化合物 第12讲 Na2CO3、NaHCO3　碱金属

热点强化5　钠的化合物组成成分的测定

1．测定物质组成实验数据获取的常用方法

(1)沉淀法

先将某种成分转化为沉淀，然后称量纯净、干燥的沉淀的质量，再进行相关计算。

(2)测气体体积法

对于产生气体的反应，可以通过测定气体体积的方法测定样品纯度。

(3)测气体质量法

将生成的气体通入足量的吸收剂中，通过称量实验前后吸收剂的质量，求得所吸收气体的质量，然后进行相关计算。

(4)热重法

只要物质受热时发生质量变化，都可以用热重法来研究物质的组成。

(5)滴定法

2．测定纯碱中碳酸钠质量分数的常用方法

(1)气体法

①测定原理：Na2CO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋CO2↑。

依据CO2的体积确定Na2CO3的物质的量，进而确定纯碱中Na2CO3的含量。

②实验操作：向m g纯碱样品中加入足量的稀硫酸，准确测量产生CO2气体的体积为V mL(已折算为标准状况)。

③数据处理

纯碱样品中Na2CO3的质量为 mol×106 g·mol－1＝ g，则纯碱样品中Na2CO3的质量分数为×100%＝%。

(2)沉淀法

①测定原理：Na2CO3＋BaCl2===BaCO3↓＋2NaCl。

依据BaCO3沉淀的质量确定Na2CO3的物质的量，进而确定纯碱中Na2CO3的含量。

②实验操作：先将m g纯碱样品溶于水配成溶液，向溶液中加入过量的BaCl2溶液，经过滤、洗涤、干燥得BaCO3沉淀的质量为n g。

③数据处理

纯碱样品中Na2CO3的质量为×106 g·mol－1＝ g，则纯碱样品中Na2CO3的质量分数为×100%＝×100%。

1．为精确测定工业纯碱中碳酸钠的质量分数(含少量NaCl)，准确称量W g样品进行实验，下列实验方法所对应的实验方案和测量数据合理的是(　　)

答案　A

解析　用酚酞作指示剂时，Na2CO3与盐酸发生反应Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O，依据消耗盐酸的量可以计算出样品中Na2CO3的量，进而确定样品中Na2CO3的质量分数，A项正确；测量碱石灰增重的方法是重量法而不是量气法，B项错误；因盐酸的质量未知，无法通过重量法测量Na2CO3的质量，C项错误；因部分CO2能溶解到水里，与水反应生成H2CO3，故排出水的体积并不是CO2的体积，D项错误。

2．为了测定NaCl、Na2CO3·10H2O和NaHCO3的混合物中各组分的含量，某同学设计如下实验：取一定质量的混合物，通过测量反应前后②和③装置质量的变化，测定该混合物中各组分的质量分数。下列说法错误的是(　　)

A．①②③中可以依次盛装碱石灰、碱石灰、无水CaCl2

B．硬质玻璃管加热前，应关闭b，打开a，缓缓通入空气，直至a处出来的空气不再使澄清石灰水变浑浊为止

C．若将①装置换成盛放NaOH溶液的洗气瓶，则测得的NaCl含量偏大

D．实验过程中一直通入空气，停止加热后再停止通入空气

答案　AC

解析　根据实验目的和装置的连接顺序可知：①装置用于吸收空气中的CO2和水蒸气，可以使用碱石灰；②装置吸收Na2CO3·10H2O和NaHCO3分解生成的水蒸气，可以使用无水CaCl2；③装置吸收碳酸氢钠分解生成的CO2，使用碱石灰，A项错误；实验前必须将装置中的水蒸气和CO2赶净，避免影响测定结果，B项正确；若将①装置换成盛放NaOH溶液的洗气瓶，则会增加水的质量，使测得Na2CO3·10H2O和NaHCO3的含量偏高，NaCl的含量偏低，C项错误；停止加热后继续通入空气使存留在装置中的CO2和水蒸气完全被吸收，D项正确。

3．现有一定量含有Na2O杂质的Na2O2试样，用如图所示实验装置测定Na2O2试样的纯度。(可供选用的反应物只有CaCO3固体、6 mol·L－1盐酸、6 mol·L－1硫酸和蒸馏水)

回答下列问题：

(1)装置A中液体试剂选用______________________________________________。

(2)装置B的作用是_________________，装置E中碱石灰的作用是____________________。

(3)装置D中发生反应的化学方程式为_______________________________________。

(4)若开始时测得样品的质量为2.0 g，反应结束后测得气体体积为224 mL(标准状况)，则Na2O2试样的纯度为________。

答案　(1)6 mol·L－1盐酸

(2)除去气体中的HCl　吸收装置D中反应剩余的CO2

(3)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2、Na2O＋CO2===Na2CO3

(4)78%

解析　(1)A是用来制取二氧化碳的装置，碳酸钙和硫酸反应时，生成的硫酸钙微溶于水，会覆盖在碳酸钙的表面，使反应不能继续进行，故装置A中液体试剂选用6 mol·L－1盐酸。

(2)碳酸钙和盐酸反应生成的二氧化碳中含有氯化氢气体，可用饱和碳酸氢钠溶液来除去；装置E中碱石灰的作用是吸收二氧化碳，防止二氧化碳对氧气体积的测量造成干扰。

(4)根据反应2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，反应结束后测得气体体积为224 mL(标准状况)，即生成的氧气的物质的量为＝0.01 mol，则过氧化钠的物质的量为0.02 mol，故试样中过氧化钠的纯度为×100%＝78%。

4．小苏打长期放置在空气中会变质(部分转变为Na2CO3)，某研究小组欲测定某小苏打样品中NaHCO3的质量分数，设计如下实验方案：

Ⅰ.加热分解法

利用图1装置，充分加热小苏打样品。

(1)仪器a的名称为____________。

(2)在实验过程中，需要测量的实验数据如下：

①仪器a的质量；

②________________________________________________________________________；

③________________________________________________________________________。

Ⅱ.测量气体体积法

利用图2装置，测定反应生成气体的体积。

(3)组装好仪器后，首先进行的操作为______________________________________。

(4)导管g的作用为_______________________________________________________。

(5)为了减小实验误差，B、C中最好用________________________________溶液代替水。

(6)待反应结束，气体冷却至室温后，利用图示装置读取气体体积时，应注意的事项如下：

①________________________________________________________________________。

②________________________________________________________________________。

(7)若所取样品的质量为m g，反应前量气管C的读数为V1 mL，反应结束后量气管C的读数为V2 mL，则样品中NaHCO3和Na2CO3的物质的量之和为____________(气体体积均已换算为标准状况下的体积)。

答案　(1)坩埚　(2)②加热前，仪器a和样品的总质量　③加热冷却后，仪器a和残留物的总质量

(3)检查装置气密性

(4)平衡分液漏斗与锥形瓶内的气压，使液体顺利流下；滴入锥形瓶的稀硫酸的体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除因加入稀硫酸而引起的气体体积误差

(5)饱和NaHCO3

(6)①读数时应上下移动C管，使B、C两管液面相平　②视线与液面最低处相平

(7) mol

解析　(7)根据碳原子守恒，1 mol碳原子对应1 mol二氧化碳，二氧化碳的物质的量为

 mol，所以样品中NaHCO3和Na2CO3的物质的量之和为 mol。