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微专题3　碳酸钠与碳酸氢钠的含量测定
【必备知识】
1.测定Na2CO3质量分数的常用方法
(1)气体法
①原理:Na2CO3+H2SO4===Na2SO4+CO2↑+H2O
依据CO2的质量确定Na2CO3的质量。
②操作:向m g纯碱样品(其他杂质不参与反应)中加入足量稀硫酸,准确测定产生CO2的质量为n g。
③数据处理:　Na2CO3　~　CO2
106 44
g n g
Na2CO3的质量分数为×100%=×100%。
(2)沉淀法
①原理:Na2CO3+BaCl2===BaCO3↓+2NaCl
依据BaCO3沉淀的质量,确定Na2CO3的质量。
②操作:先将m g纯碱样品(其他杂质不参与反应)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:　Na2CO3　~　BaCO3
106 197
g n g
Na2CO3的质量分数为×100%=×100%。
2.Na2CO3和NaHCO3的定量分析
利用滴加氯化钡溶液产生白色沉淀测定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3的含量。
【典例示范】
[典例1](2026·广州高一月考)下列实验方案中,不能测定出Na2CO3和NaHCO3的混合物中Na2CO3质量分数的是 (　　)
①取a g混合物充分加热,剩余固体质量为b g
②取a g混合物与足量NaOH溶液充分反应,得到b g溶液
③取a g混合物与足量稀盐酸反应,加热、蒸干、灼烧,得到b g固体
④取a g混合物与足量稀硫酸充分反应,逸出气体用碱石灰吸收,质量增加b g
A.①②　　B.③④　　C.①③　　D.②④
【思维建模】
离子共存题目的解题思路
【解析】选D。①加热时只有NaHCO3反应,(a-b) g为生成CO2和H2O的质量,由此可求NaHCO3的质量,进而求Na2CO3的质量分数;②取a g混合物与足量NaOH溶液充分反应,得到b g溶液,由于没有沉淀或气体产生,无法求出与Na2CO3、NaHCO3相关的微粒的质量或物质的量,无法求出Na2CO3和NaHCO3的混合物中Na2CO3的质量分数;③加入盐酸后发生转化为Na2CO32NaCl,NaHCO3NaCl,NaCl的总质量为b g,根据方程式列方程组可求Na2CO3、NaHCO3的质量,进而求Na2CO3的质量分数;④取a g混合物与足量稀硫酸反应,Na2CO3和NaHCO3均会生成二氧化碳和水,逸出气体需要经干燥后用碱石灰吸收,否则碱石灰的增重包括水和二氧化碳,无法求出Na2CO3和NaHCO3的混合物中Na2CO3的质量分数;故选D。
[典例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。
(1)同学甲认为,①②③中可以均盛装碱石灰,乙认为不正确,请判断是否正确并写出理由: __________________________________________________。
(2)硬质玻璃管加热前,应关闭__________,打开__________,缓缓通入空气,直至__________处出来的空气不再使澄清石灰水变浑浊为止。
(3)若将①装置换成盛放NaOH溶液的洗气瓶,则测得的NaCl含量将__________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(4)实验过程中先停止__________(填“通入空气”或“加热”,下同),再停止__________。
【图示析题】
测定气体质量推知固体成分的实验要点模板
【解析】(1)装置①用于吸收空气中的CO2和水蒸气,可以使用碱石灰;装置②吸收Na2CO3·10H2O和NaHCO3分解生成的水蒸气,可以使用无水CaCl2;装置③吸收碳酸氢钠分解生成的CO2,使用碱石灰。
(2)实验前必须将装置中的水蒸气和CO2排净,避免影响测定结果,硬质玻璃管加热前,应关闭b,打开a,缓缓通入空气,直至a处出来的气体不再使澄清石灰水变浑浊为止。
(3)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的含量偏高,NaCl的含量偏低。
(4)实验过程中一直通入空气,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。
答案:(1)不正确,装置②仅用于吸收产生的水蒸气,不能吸收CO2,故不可盛装碱石灰,可盛装无水CaCl2、P2O5、硅胶等固体干燥剂
(2)b　a　a　(3)偏小　(4)加热　通入空气
【对点演练】
1.某同学为测定Na2CO3固体(含少量NaCl)的纯度,设计如下装置(含试剂)进行实验。
下列说法不正确的是 (　　)
A.必须在②③间添加吸收HCl的装置
B.④的作用是防止空气中的气体影响实验的精确度
C.通入空气的作用是保证②中产生的气体完全转移到③中
D.称取样品和③中产生的沉淀的质量即可求算Na2CO3固体的纯度
【图示析题】
【解析】选A。氢氧化钡足量,挥发出的HCl先被吸收,不会影响BaCO3沉淀的生成和测定,无须单独添加吸收HCl的装置,故A项错误;碱石灰可与二氧化碳反应、吸收水分,可防止空气中的气体影响实验的精确度,故B项正确;根据③中沉淀的质量计算碳酸钠的纯度,故需要通入空气,保证②中产生的二氧化碳完全转移到③中,被充分吸收,减小实验误差,故C项正确;③中产生的沉淀为碳酸钡,根据碳酸钡的质量可计算生成二氧化碳的质量,根据生成二氧化碳的质量计算样品中的碳酸钠质量,根据称取样品的质量即可求算碳酸钠固体的纯度,故D项正确。
2.(2026·嘉兴高一期中)为测定Na2CO3和NaHCO3混合样品中Na2CO3的质量分数,某同学设计的实验装置示意图如下:
下列说法不正确的是 (　　)
A.a中应该装碱石灰,防止空气中CO2和H2O干扰
B.装置B中冰水的作用是冷凝反应生成的水
C.X为空气,反应开始前先通空气,停止加热后,应再通一段时间空气
D.装置B、C之间缺少CO2的干燥装置,使测得Na2CO3的质量分数偏低
【图示析题】
【解析】选C。a装置内应装碱石灰,目的是防止空气中的CO2、水蒸气进入装置C影响测定结果,A正确;在装置B中利用冰水混合物冷却生成的水蒸气,可避免大量的水蒸气进入C中,B正确;X不能为空气,空气含CO2,影响生成的CO2质量的测定,故C错误;装置B、C之间缺少CO2的干燥装置,会使二氧化碳的质量增加,导致NaHCO3的质量增多,碳酸钠质量减少,使测得碳酸钠的质量分数偏低,D正确。
3.某碳酸钠固体样品中,可能含有固体氯化钠、碳酸钙、硫酸铜中的一种或几种杂质。为探究其成分组成,现取10.6 g该固体样品,向其中加入100 g一定质量分数的稀盐酸,固体样品全部溶解,得到无色溶液,同时生成m g气体。下列说法错误的是 (　　)
A.该固体样品中一定没有硫酸铜
B.若m=4.4 g,则该固体样品可能是混合物
C.若m<4.4 g,则该固体样品中一定含有氯化钠
D.若m>4.4,则该固体样品中可能含有碳酸钙
【审题关键】解答该题的关键点:①固体样品全部溶解,得到无色溶液,说明无硫酸铜;②碳酸钠和碳酸钙都能与稀盐酸反应生成气体,由
Na2CO3　~　CO2,　CaCO3　~　CO2
106 g　 44 g　 100 g　 44 g
可知,等质量时,CaCO3产生的CO2多。
【解析】选D。硫酸铜溶液呈蓝色,而反应后得到无色溶液,说明样品中不含硫酸铜,A正确;若m=4.4 g,纯碳酸钠10.6 g恰好生成4.4 g CO2。若样品为碳酸钠、碳酸钙和氯化钠的混合物,因为等质量的碳酸钙比碳酸钠生成的二氧化碳多,而氯化钠不反应,所以可以通过调整三者的比例,使10.6 g混合物恰好生成4.4 g二氧化碳,B正确;若m<4.4 g,说明杂质生成的CO2比同质量碳酸钠少或不生成。碳酸钙生成的CO2比同质量碳酸钠多,因此杂质中必须含有氯化钠(可能同时含碳酸钙和氯化钠,但必须有氯化钠),C正确;等质量的碳酸钙与稀盐酸反应产生二氧化碳的质量比碳酸钠多,若m>4.4,说明等质量的杂质与稀盐酸反应产生二氧化碳的能力比碳酸钠强,所以该固体样品中一定含有碳酸钙,D错误。
4.为测定某部分变质为碳酸钠的小苏打样品中NaHCO3的质量分数,甲同学称取一定质量样品,按如图装置进行实验:
(1)B装置内所盛试剂是__________。
(2)D装置的作用是_______________________。
(3)某同学认为上述测定结果将__________(填“偏高”或“偏低”),因为实验装置还存在一个明显的缺陷是_______________________。
【解析】(1)B中盛放的试剂为浓硫酸,作用是除去二氧化碳中的水蒸气。
(2)空气中的水蒸气和二氧化碳会被碱石灰吸收,故D装置的作用是吸收空气中的水蒸气和二氧化碳。
(3)实验装置还存在的一个明显缺陷为装置中的二氧化碳不能被C装置全部吸收,导致测定的二氧化碳质量偏小,使测定结果偏低,所以需设计一个装置将A、B中的CO2全部吹入C装置中。
答案:(1)浓硫酸
(2)防止空气中的水蒸气、CO2进入C装置
(3)偏低　缺少一个将A、B装置内的CO2气体驱赶到C装置中的装置(共25张PPT)
微专题3　碳酸钠与碳酸氢钠的含量测定
【必备知识】
1.测定Na2CO3质量分数的常用方法
(1)气体法
①原理:Na2CO3+H2SO4===Na2SO4+CO2↑+H2O
依据CO2的质量确定Na2CO3的质量。
②操作:向m g纯碱样品(其他杂质不参与反应)中加入足量稀硫酸,准确测定产生CO2的质量为n g。
(2)沉淀法
①原理:Na2CO3+BaCl2===BaCO3↓+2NaCl
依据BaCO3沉淀的质量,确定Na2CO3的质量。
②操作:先将m g纯碱样品(其他杂质不参与反应)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。
【典例示范】
[典例1](2026·广州高一月考)下列实验方案中,不能测定出Na2CO3和NaHCO3的混合物中Na2CO3质量分数的是(　　)
①取a g混合物充分加热,剩余固体质量为b g
②取a g混合物与足量NaOH溶液充分反应,得到b g溶液
③取a g混合物与足量稀盐酸反应,加热、蒸干、灼烧,得到b g固体
④取a g混合物与足量稀硫酸充分反应,逸出气体用碱石灰吸收,质量增加
b g
A.①②　　B.③④　　C.①③　　D.②④
√
【思维建模】
离子共存题目的解题思路
进而求Na2CO3的质量分数;④取a g混合物与足量稀硫酸反应,Na2CO3和NaHCO3均会生成二氧化碳和水,逸出气体需要经干燥后用碱石灰吸收,否则碱石灰的增重包括水和二氧化碳,无法求出Na2CO3和NaHCO3的混合物中Na2CO3的质量分数;故选D。
[典例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。
(1)同学甲认为,①②③中可以均盛装碱石灰,乙认为不正确,请判断是否正确并写出理由: __________________________________________。
(2)硬质玻璃管加热前,应关闭__________,打开__________,缓缓通入空气,直至__________处出来的空气不再使澄清石灰水变浑浊为止。
(3)若将①装置换成盛放NaOH溶液的洗气瓶,则测得的NaCl含量将__________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(4)实验过程中先停止__________(填“通入空气”或“加热”,下同),再停止__________。
【图示析题】
测定气体质量推知固体成分的实验要点模板
【解析】(1)装置①用于吸收空气中的CO2和水蒸气,可以使用碱石灰;装置②吸收Na2CO3·10H2O和NaHCO3分解生成的水蒸气,可以使用无水CaCl2;装置③吸收碳酸氢钠分解生成的CO2,使用碱石灰。
(2)实验前必须将装置中的水蒸气和CO2排净,避免影响测定结果,硬质玻璃管加热前,应关闭b,打开a,缓缓通入空气,直至a处出来的气体不再使澄清石灰水变浑浊为止。
(3)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的含量偏高,NaCl的含量偏低。
(4)实验过程中一直通入空气,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。
答案:(1)不正确,装置②仅用于吸收产生的水蒸气,不能吸收CO2,故不可盛装碱石灰,可盛装无水CaCl2、P2O5、硅胶等固体干燥剂
(2)b　a　a　(3)偏小　(4)加热　通入空气
【对点演练】
1.某同学为测定Na2CO3固体(含少量NaCl)的纯度,设计如下装置(含试剂)进行实验。
下列说法不正确的是(　　)
A.必须在②③间添加吸收HCl的装置
B.④的作用是防止空气中的气体影响实验的精确度
C.通入空气的作用是保证②中产生的气体完全转移到③中
D.称取样品和③中产生的沉淀的质量即可求算Na2CO3固体的纯度
√
【图示析题】
【解析】选A。氢氧化钡足量,挥发出的HCl先被吸收,不会影响BaCO3沉淀的生成和测定,无须单独添加吸收HCl的装置,故A项错误;碱石灰可与二氧化碳反应、吸收水分,可防止空气中的气体影响实验的精确度,故B项正确;根据③中沉淀的质量计算碳酸钠的纯度,故需要通入空气,保证②中产生的二氧化碳完全转移到③中,被充分吸收,减小实验误差,故C项正确;③中产生的沉淀为碳酸钡,根据碳酸钡的质量可计算生成二氧化碳的质量,根据生成二氧化碳的质量计算样品中的碳酸钠质量,根据称取样品的质量即可求算碳酸钠固体的纯度,故D项正确。
2.(2026·嘉兴高一期中)为测定Na2CO3和NaHCO3混合样品中Na2CO3的质量分数,某同学设计的实验装置示意图如下:
下列说法不正确的是(　　)
A.a中应该装碱石灰,防止空气中CO2和H2O干扰
B.装置B中冰水的作用是冷凝反应生成的水
C.X为空气,反应开始前先通空气,停止加热后,应再通一段时间空气
D.装置B、C之间缺少CO2的干燥装置,使测得Na2CO3的质量分数偏低
√
【图示析题】
【解析】选C。a装置内应装碱石灰,目的是防止空气中的CO2、水蒸气进入装置C影响测定结果,A正确;在装置B中利用冰水混合物冷却生成的水蒸气,可避免大量的水蒸气进入C中,B正确;X不能为空气,空气含CO2,影响生成的CO2质量的测定,故C错误;装置B、C之间缺少CO2的干燥装置,会使二氧化碳的质量增加,导致NaHCO3的质量增多,碳酸钠质量减少,使测得碳酸钠的质量分数偏低,D正确。
3.某碳酸钠固体样品中,可能含有固体氯化钠、碳酸钙、硫酸铜中的一种或几种杂质。为探究其成分组成,现取10.6 g该固体样品,向其中加入100 g一定质量分数的稀盐酸,固体样品全部溶解,得到无色溶液,同时生成m g气体。下列说法错误的是 (　　)
A.该固体样品中一定没有硫酸铜
B.若m=4.4 g,则该固体样品可能是混合物
C.若m<4.4 g,则该固体样品中一定含有氯化钠
D.若m>4.4,则该固体样品中可能含有碳酸钙
√
【审题关键】解答该题的关键点:①固体样品全部溶解,得到无色溶液,说明无硫酸铜;②碳酸钠和碳酸钙都能与稀盐酸反应生成气体,由
Na2CO3　~　CO2,　CaCO3　~　CO2
106 g　 44 g　 100 g　 44 g
可知,等质量时,CaCO3产生的CO2多。
【解析】选D。硫酸铜溶液呈蓝色,而反应后得到无色溶液,说明样品中不含硫酸铜,A正确;若m=4.4 g,纯碳酸钠10.6 g恰好生成4.4 g CO2。若样品为碳酸钠、碳酸钙和氯化钠的混合物,因为等质量的碳酸钙比碳酸钠生成的二氧化碳多,而氯化钠不反应,所以可以通过调整三者的比例,使10.6 g混合物恰好生成4.4 g二氧化碳,B正确;若m<4.4 g,说明杂质生成的CO2比同质量碳酸钠少或不生成。碳酸钙生成的CO2比同质量碳酸钠多,因此杂质中必须含有氯化钠(可能同时含碳酸钙和氯化钠,但必须有氯化钠),C正确;等质量的碳酸钙与稀盐酸反应产生二氧化碳的质量比碳酸钠多,若m>4.4,说明等质量的杂质与稀盐酸反应产生二氧化碳的能力比碳酸钠强,所以该固体样品中一定含有碳酸钙,D错误。
4.为测定某部分变质为碳酸钠的小苏打样品中NaHCO3的质量分数,甲同学称取一定质量样品,按如图装置进行实验:
(1)B装置内所盛试剂是__________。
(2)D装置的作用是_______________________。
(3)某同学认为上述测定结果将__________(填“偏高”或“偏低”),因为实验装置还存在一个明显的缺陷是_______________________。
【解析】(1)B中盛放的试剂为浓硫酸,作用是除去二氧化碳中的水蒸气。
(2)空气中的水蒸气和二氧化碳会被碱石灰吸收,故D装置的作用是吸收空气中的水蒸气和二氧化碳。
(3)实验装置还存在的一个明显缺陷为装置中的二氧化碳不能被C装置全部吸收,导致测定的二氧化碳质量偏小,使测定结果偏低,所以需设计一个装置将A、B中的CO2全部吹入C装置中。
答案:(1)浓硫酸
(2)防止空气中的水蒸气、CO2进入C装置
(3)偏低　缺少一个将A、B装置内的CO2气体驱赶到C装置中的装置

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