3. (2026·杭州江南初级中学期中)为了测定某NaOH固体中混有的$\ce{Na_{2}CO_{3}}$的质量分数,某同学分别设计了三种实验方案:
(1) Ⅰ.吸收法:实验装置如图,碱石灰为生石灰和固体NaOH的混合物。
①浓硫酸的作用是
②使$\ce{Na_{2}CO_{3}}$质量分数偏大的原因有
A. 装置内原有空气中的二氧化碳气体也被碱石灰吸收
B. 加入稀硫酸的量不足
C. 反应完成后,装置中仍存有二氧化碳,没有被碱石灰吸收
D. 装置外空气中的水蒸气和二氧化碳被碱石灰吸收
(2) Ⅱ.沉淀法:称取一定质量的固体,完全溶解于水,加入足量X产生沉淀,根据沉淀质量计算$\ce{Na_{2}CO_{3}}$的质量分数。如果X是一种碱,请写出X的化学式
(3) Ⅲ.滴定法:称取固体5 g,配制成100 mL溶液,用3.65%的盐酸滴定,至NaOH完全被反应时消耗盐酸80 mL,盐酸的密度为1.0 g/mL,利用消耗的盐酸计算出样品中NaOH的含量。根据以上数据,原固体中$\ce{Na_{2}CO_{3}}$的质量分数为
(1) Ⅰ.吸收法:实验装置如图,碱石灰为生石灰和固体NaOH的混合物。
①浓硫酸的作用是
干燥二氧化碳气体
。②使$\ce{Na_{2}CO_{3}}$质量分数偏大的原因有
AD
(填字母)。A. 装置内原有空气中的二氧化碳气体也被碱石灰吸收
B. 加入稀硫酸的量不足
C. 反应完成后,装置中仍存有二氧化碳,没有被碱石灰吸收
D. 装置外空气中的水蒸气和二氧化碳被碱石灰吸收
(2) Ⅱ.沉淀法:称取一定质量的固体,完全溶解于水,加入足量X产生沉淀,根据沉淀质量计算$\ce{Na_{2}CO_{3}}$的质量分数。如果X是一种碱,请写出X的化学式
$\ce{Ba(OH)_{2}}$或$\ce{Ca(OH)_{2}}$
。(3) Ⅲ.滴定法:称取固体5 g,配制成100 mL溶液,用3.65%的盐酸滴定,至NaOH完全被反应时消耗盐酸80 mL,盐酸的密度为1.0 g/mL,利用消耗的盐酸计算出样品中NaOH的含量。根据以上数据,原固体中$\ce{Na_{2}CO_{3}}$的质量分数为
36%
。答案
3.(1)①干燥二氧化碳气体 ②AD
(2)$\ce{Ba(OH)_{2}}$或$\ce{Ca(OH)_{2}}$
(3)36%
解析:(1)①浓硫酸有吸水性,可用作干燥剂,所以本实验中浓硫酸的作用是干燥二氧化碳气体。②A.装置内原有空气中的二氧化碳气体被碱石灰吸收,会导致碳酸钠的质量分数偏大;B.加入稀硫酸的量不足时,碳酸钠不能完全反应,进一步导致计算结果偏小;C.反应完成后,装置中仍存有二氧化碳没有被碱石灰吸收,会导致碳酸钠质量分数偏小;D.装置外空气中的水蒸气和二氧化碳被碱石灰吸收时,计算的碳酸钠质量偏大,从而导致计算结果偏大;故选AD。
(2)碳酸钠可以和含钡离子或钙离子的物质反应生成碳酸钡或碳酸钙沉淀,所以X可以是$\ce{Ba(OH)_{2}}$或$\ce{Ca(OH)_{2}}$。
(3)反应的氯化氢的质量为80 mL×1.0 g·mL⁻¹×3.65%=2.92 g,设氢氧化钠的质量分数为x,
$\ce{HCl + NaOH\xlongequal{\;\;}NaCl + H_{2}O}$
36.5 40
2.92 g 5 g×x
$\dfrac{40}{36.5}=\dfrac{5\ \mathrm{g}×x}{2.92\ \mathrm{g}}$ x=64%
原固体中碳酸钠的质量分数为1-64%=36%。
(2)$\ce{Ba(OH)_{2}}$或$\ce{Ca(OH)_{2}}$
(3)36%
解析:(1)①浓硫酸有吸水性,可用作干燥剂,所以本实验中浓硫酸的作用是干燥二氧化碳气体。②A.装置内原有空气中的二氧化碳气体被碱石灰吸收,会导致碳酸钠的质量分数偏大;B.加入稀硫酸的量不足时,碳酸钠不能完全反应,进一步导致计算结果偏小;C.反应完成后,装置中仍存有二氧化碳没有被碱石灰吸收,会导致碳酸钠质量分数偏小;D.装置外空气中的水蒸气和二氧化碳被碱石灰吸收时,计算的碳酸钠质量偏大,从而导致计算结果偏大;故选AD。
(2)碳酸钠可以和含钡离子或钙离子的物质反应生成碳酸钡或碳酸钙沉淀,所以X可以是$\ce{Ba(OH)_{2}}$或$\ce{Ca(OH)_{2}}$。
(3)反应的氯化氢的质量为80 mL×1.0 g·mL⁻¹×3.65%=2.92 g,设氢氧化钠的质量分数为x,
$\ce{HCl + NaOH\xlongequal{\;\;}NaCl + H_{2}O}$
36.5 40
2.92 g 5 g×x
$\dfrac{40}{36.5}=\dfrac{5\ \mathrm{g}×x}{2.92\ \mathrm{g}}$ x=64%
原固体中碳酸钠的质量分数为1-64%=36%。
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