Question

现有某碳酸钠和碳酸氢钠的混合物样品，请设计两种方案测定其中碳酸钠的质量分数。

Answer 1

方法1：

机理：

Na2CO3 + CaCl2 = CaCO3(沉淀符号)+2NaCl

实验方法：(1)称取原混合物样品共10克溶于足够的水中得到溶液，设其中碳酸钠质量为m克。则其占原固体的质量百分比为(m/10) * 100%。

(2)向溶液中逐滴加入氯化钙溶液，直至不再产生碳酸钙沉淀。
(3)把溶液中的沉淀过滤出来，低温烘干，测得该沉淀的质量m'。

(4)根据化学反应方程式知碳酸钠与碳酸钙的关系，如下：

Na2CO3 <----> CaCO3

106 <----> 100

m <----> m'

列比求得 m = 1.06m'
代入上式，并可据测定的 m' 值求得
原碳酸钠与碳酸氢钠的混合物中碳酸钠的质量分数，为：
(1.06m' /10) * 100%

方法2：

机理：Na2CO3 + H2O + CO2 = 2NaHCO3

实验方法：
(1)如法1，称取10克样品，并配成100克溶液，设样品中碳酸钠的质量为m克。

(2)向混合溶液中通入足量的二氧化碳充分反应，称得反应后溶液质量M'。
(3)则知溶液吸收二氧化碳的质量为
(M'-100)克。

据反应式知

Na2CO3 <---> CO2

106 <--------> 44

m <--------> (M' - 100)

列比并把测得M'值代入可求得m值，余解同法1。

方法3：
机理：
Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2,
NaHCO3 + HCl = NaCl + H2O + CO2
实验方法：标况下进行，
(1)称取M克(足量)样品，置于一可以随反应进行而逐渐添加固体反应物的制气装置(该装置内已预备有足量的稀盐酸待用，
(2)逐渐往制气装置内添加固体样品，并用排水法把反应生成的气体CO2收集于量筒内，
(3)当收集到的气体恰好是22.4L (1mol)时，停止制气，
(4)取出反应剩余的样品，称得其质量为M'，则参加反应的样品质量为(M - M') 克，
(5)据反应方程式知：
Na2CO3 <----> CO2 <----> NaHCO3
106g <------> 22.4L <----->84g
又由反应事实可得知
84g < (M - M' ) < 106g
于是采用十字交叉法可得碳酸钠Na2CO3与碳酸氢钠NaHCO3的质量之比为 [ (M - M') - 84] ：[106 - (M - M')]，
所以其在样品中的质量分数为
[ (M - M') - 84] / {[(M - M') - 84] + [106 - (M - M') ] } * 100%
= [ (M - M' -84) / 22 ] * 100%。