Question

9．實驗室有一瓶長期暴露在空氣中已變質的氫氧化鈉固體樣品．某興趣小組的同學對該樣品的碳酸鈉含量進行了探究．
【提出問題】如何測量該部分變質樣品中碳酸鈉的質量分數？
【查閱資料】CO₂在飽和碳酸氫鈉溶液中幾乎不溶解．
【實驗探究】小紅同學設計如圖所示裝置（鐵架臺略去），實驗在27℃、101kPa下進行，步驟如下：
①按圖連接好裝置，并檢查裝置的氣密性；
②用托盤天平準確稱取該樣品10g，放入A中試管內，向B中集氣瓶中倒入飽和碳酸氫鈉溶液至瓶頸處；
③向分液漏斗中加入稀硫酸，打開活塞，讓稀硫酸滴入試管中至過量，關閉活塞．反應結束后，量筒中收集到飽和碳酸氫鈉溶液220ml．
請回答下列問題：
（1）B中集氣瓶盛放的飽和碳酸氫鈉溶液不能用水代替，其理由是B避免CO₂溶解在水中有損耗，導致測定結果偏低；
（2）第③步操作中加入稀硫酸已經過量的現象是不再產生氣體；
（3）變質氫氧化鈉樣品中碳酸鈉的質量分數為53%．（在27℃、101kPa時二氧化碳的密度為2.0g/L）（計算結果精確至1%）
（4）通過本實驗測得的碳酸鈉質量分數比實際值偏大的原因是讀數時俯視讀數，致使二氧化碳的體積偏大，會造成測得的碳酸鈉質量分數比實際值偏大．（不考慮溫度變化對實驗的影響）

Answer 1

分析 （1）根據二氧化碳能溶于水分析回答；
（2）根據碳酸鈉與鹽酸的反應分析判斷；
（3）根據生成的我二氧化碳的體積計算出質量，在求出樣品中碳酸鈉的質量分數；
（4）根據俯視讀數，讀數偏大分析回答．

解答 解：（1）B中集氣瓶盛放的飽和碳酸氫鈉溶液不能用水代替，其理由是避免CO₂溶解在水中有損耗，導致測定結果偏低；
（2）由于碳酸鈉能與鹽酸反應生成了二氧化碳氣體，所以第③步操作中加入稀硫酸已經過量的現象是不再產生氣體；
（3）220mL二氧化碳的質量是0.44g，
設變質氫氧化鈉樣品中碳酸鈉的質量為x
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑    
106                   44  
x                    0.44g
$\frac{106}{x}$=$\frac{44}{0.44g}$
  解得：x=1.06g  
所以變質氫氧化鈉樣品中碳酸鈉的質量分數為 $\frac{1.06g}{2g}$×100%=53%．
（4）通過本實驗測得的碳酸鈉質量分數比實際值偏大的原因是讀數時俯視讀數，致使二氧化碳的體積偏大，會造成測得的碳酸鈉質量分數比實際值偏大．
故答案為：（1）B避免CO₂溶解在水中有損耗，導致測定結果偏低；
（2）不再產生氣體；
（3）變質氫氧化鈉樣品中碳酸鈉的質量分數為53%；
（4）讀數時俯視讀數，致使二氧化碳的體積偏大，會造成測得的碳酸鈉質量分數比實際值偏大．

點評 本題考查了氫氧化鈉變質的檢驗、變質程度的測定及除雜的問題，綜合性較強，難度較大，特別是語言的表達；解這類題目時，選擇試劑很重要，要注意在檢驗和除雜的不同，在除去雜質的同時，原物質不能減少，但可以增多，且反應后不能生成新的雜質．