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1、工业纯碱中碳酸钠含量的测定学案实验方案的设计与评价【学习目标】：1、知道碳酸钠的化学性质，会根据化学方程式分析数据。 （知）2、了解定性分析到定量分析物质的思维方法。 （智）3、了解实验方案设计的一般过程。 （智）3、使学生树立起爱护环境的意识。 （情）4、培养学生严谨求实、不畏艰难的科学态度。 （情）【学习过程】活动一：瞻仰民族英雄联合制减法（又称侯氏制碱法）是我国化工专家侯德榜（18901974）于 1943 年创立的。他将氨碱法和合成氨法两种工艺联合起来，同时生产纯碱和氯化铵两种产品。原料是食盐、氨和二氧化碳。联合制减法与氨碱法比较，其最大的优点是使食盐的利用率提高到96%以上，使用同量
2、的食盐比氨碱法生产更多的纯碱。问题一：根据生产工艺，工业纯碱是纯的 Na2CO3 吗？问题二：依据什么公式来计算工业纯碱中 Na2CO3 的含量呢？活动二：初探纯碱性质【活动与探究 1】至少选用三类不同物质的溶液来探究纯碱样品中碳酸钠的性质，药品（稀盐酸、稀硫酸、氢氧化钙溶液、氢氧化钡溶液、氯化钙溶液、氯化钡溶液）和仪器（试管若干、烧杯） 。写出化学方程式性质一：性质二：性质三：活动三：再测纯碱含量方案一：气体分析法目的原理：选择试剂：选择仪器：设计装置：【活动与探究 2】就分析出的缺陷，选择使用信封中的卡纸片对实验装置进行改进。贴图区实验步骤：【交流与讨论】在括号内填上正确的顺序序号。（ ）
3、打开弹簧夹，再次在左端通入空气（ ）连接好装置，检查气密性,装药品（纯碱样品 12g）（ ）关闭弹簧夹，慢慢滴加稀硫酸至过量，直至 A 中无气泡冒出（ ）再次称量 C 的质量 m2。（ ）打开弹簧夹，在左端缓缓通入一段时间空气（ ）称量 C 的质量 m1数据处理：若 m（CO 2）= m=m2-m1=4.4g，请根据实验数据算出工业纯碱中碳酸钠的质量分数？得出结论：方案二：沉淀分析法先称取一定量的样品，溶解后可以加入足量的 、 、 、 溶液，然后 （填一操作名称） ，将得到的沉淀洗涤干燥并称量，最后根据沉淀的质量求出 Na2CO3 的质量分数。问题一：从反应效果和保护环境角度分析，选择哪种试剂
4、最合适？为什么？并写出所选试剂与碳酸钠反应的化学方程式问题二：为什么所加试剂必须足量？问题三：若过滤得到的滤渣不经洗涤直接干燥，会有怎么的误差？怎么验证已经洗涤干净了？活动四：评价实验方案问题一：你觉得以上两种方案，哪种更有优势？为什么？问题二：侯德榜的贡献不仅在于是“联合制减法”的创始人，还在于他改进了生产化肥碳酸氢铵的工艺。你会设计实验方案测定化肥中碳酸氢铵的含量吗？【课堂反馈】1. 某品牌纯碱中含有少量氯化钠。某化学探究小组为了测定该纯碱的纯度（即碳酸钠的质量分数），组内一同学设计了如下实验：【设计实验方案】实验装置（如图 2 所示，固定装置略去）：需要测定的实验数据：纯碱样品的质量；实
5、验前后 C 装置（包含氢氧化钠固体）的质量。(1)A 装置中反应化学方程式是 。 为了保证纯碱样品中的碳酸钠完全反应，其操作是 。(2)B 装置的作用是 ；C 装置的化学方程式是是 ；(3)补充 D 装置 （简要叙述或画出装置示意图）。【交流与表达】(4)有同学认为图 2 所示实验装置会造成测得纯碱的纯度偏低，原因是 。(5)为了克服图 2 装置的不足，有同学提出，还应增加图 1 装置与 A 装置连接（A 装置中原双孔橡胶塞换成三孔橡胶塞），在反应前、后用图 1 装置分两次缓缓鼓入空气。反应前，断开 B、C 装置之间的连接，用图 1 装置鼓入空气的作用是 。反应后，用图 1 装置鼓入空气的作用
6、是 。在 A 装置中的反应发生时，开关 K 处于关闭状态，其原因是 。【数据处理】(6)称得纯碱样品的质量为 10.8g，实验前、后 C 装置的总质量分别为 75.2g 和 79.6g，纯碱的纯度为 %（计算结果保留小数点后 1 位）。【反思与评价】(7)能否用稀盐酸代替稀硫酸？同学们经过讨论认为不能，理由是是 。（8）改进后的实验装置能减少测定的误差，原因是反应生成的 CO2尽可能被装置 C 吸收； 。2.课外化学兴趣小组的同学利用某化工厂的废碱液（主要成分为 Na2CO3、还含有少量 NaCl，其它杂质不计）和石灰乳（氢氧化钙的悬浊液）为原料制备烧碱，并对所得的烧碱粗产品的成分进行分析和测
7、定。【粗产品制备】（1）将废碱液加热蒸发浓缩，形成较浓的溶液，冷却后与石灰乳混合，反应的化学方程式为 。（2）将反应后的混合物过滤，得到的滤液进行蒸发结晶，制得 NaOH 粗产品。【粗产品成分分析】（1）取适量粗产品溶于水，加入 Ba(NO3)2溶液出现白色浑浊，发生反应的化学方程式为 ，该粗产品中一定不含有 ，理由是 。（2）该小组同学通过对粗产品成分的实验分析，确定该粗产品中含有三种物质。【粗产品含量测定】Na2CO3含量的测定：（1）该兴趣小组的同学设计了下图所示的实验装置。取 20.0g 粗产品，进行实验。【说明】碱石灰是 CaO 与 NaOH 的固体混合物。E 装置中的饱和 NaHC
8、O3溶液是为了除去二氧化碳气体中的氯化氢，发生的反应为：NaHCO 3+ HCl NaCl + CO 2 + H 2O。（2）操作步骤连接好装置，检查气密性；打开弹簧夹 C，在 A 处缓缓通入一段时间空气；称量 G 的质量；关闭弹簧夹 C，慢慢滴加浓盐酸至过量，直至 D 中无气泡冒出；打开弹簧夹 C，再次缓缓通入一段时间空气；再次称量 G 的质量，得前后两次质量差为 4.8g。（3）问题探究F 中的试剂应为 。B 装置的作用是 ，H 装置的作用是 。若没有 H 装置，则测定的 Na2CO3的质量分数会 （填“偏大”、“偏小”、“不变”）。事实上 20.0 g 粗产品只能产生 4.4 g CO2 。请你仔细分析上述实验，解释实验值 4.8g 比正确值 4.4 g 偏大的原因（假设操作均正确） 。（4）数据计算根据正确值 4.4 g 可求得粗产品中 Na2CO3的质量分数为 %。NaOH 含量的测定：该小组同学又另取 20.0g 粗产品，逐滴加入 20的盐酸至恰好完全反应时，消耗盐酸的质量为 73 g，放出 CO2 4.4 g（不考虑二氧化碳气体的溶解）。求原粗产品中 NaOH 的质量分数。（写出计算过程）
