Question

13．工業(yè)純堿中常含有雜質(zhì)氯化鈉．某科學(xué)學(xué)習(xí)小組同學(xué)圍繞工業(yè)純堿樣品純度測定問題，展開了討論與探究．
【原理思路】利用Na₂CO₃與稀H₂SO₄反應(yīng)產(chǎn)生CO₂，通過CO₂質(zhì)量的測定，確定樣品中碳酸鈉的質(zhì)量，從而計(jì)算樣品純度．
【實(shí)驗(yàn)方案】小科設(shè)計(jì)了如圖甲的裝置，圖甲裝置中儀器A的名稱錐形瓶．
【交流討論】小明認(rèn)為圖甲實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)有缺陷，若按該方案進(jìn)行測定會導(dǎo)致難以避免的誤差．你認(rèn)為下列哪些因素會導(dǎo)致難以避免的誤差②③④（填序號）．
①加入的稀硫酸量不足      ②裝置內(nèi)空氣中的CO₂沒有排出
③反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂未被完全吸收    ④干燥管與空氣直接相通
【方案改進(jìn)】為減少誤差，使CO₂質(zhì)量的測定更準(zhǔn)確，該小組同學(xué)根據(jù)以上討論，對圖甲方案進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)了如圖乙的實(shí)驗(yàn)方案（固定裝置省略）．

圖乙的實(shí)驗(yàn)方案中NaOH溶液的作用是除去空氣中的二氧化碳，裝置E在實(shí)驗(yàn)流程的作用是避免D裝置中的堿石灰與空氣接觸，C裝置中濃硫酸的作用是干燥氣體．
圖乙B裝置中樣品在與稀硫酸反應(yīng)前和停止反應(yīng)后，都要通過量的空氣，反應(yīng)前通空氣時(shí)a、b、c三個(gè)彈簧夾的控制方法是打開彈簧夾a和b，關(guān)閉彈簧夾c．
A．打開a和b關(guān)閉c    B．打開a、b和c    C．打開a和c關(guān)閉b
【數(shù)據(jù)分析】
（1）若撤去圖乙中的C裝置，則測得工業(yè)燒堿的純度將偏低（填“偏高”、“偏低”或“無影響”）．
（2）為測定某純堿（Na₂CO₃）樣品中（含有少量的氯化鈉雜質(zhì)）碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，現(xiàn)稱取10g試樣放在燒杯中并滴入稀硫酸，當(dāng)稀硫酸滴加至98g時(shí)，燒杯內(nèi)溶液的總質(zhì)量為105.8g（產(chǎn)生的氣體全部逸出）．產(chǎn)生氣體的質(zhì)量與滴入稀硫酸的質(zhì)量關(guān)系如圖丙所示，試計(jì)算：
①A點(diǎn)產(chǎn)生氣體的質(zhì)量為2.2g；B點(diǎn)對應(yīng)溶液中所含的溶質(zhì)有NaCl、HCl；

②試樣中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

Answer 1

分析 【實(shí)驗(yàn)方案】要熟悉各種儀器的名稱、用途和使用方法；
【交流討論】根據(jù)每一個(gè)裝置的作用解答；通過分液漏斗可以隨時(shí)向錐形瓶中加入稀硫酸；裝置內(nèi)空氣中的CO₂沒有排出，反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂未被完全吸收，干燥管與空氣直接相通等都會影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果；
【方案改進(jìn)】樣品在與稀硫酸反應(yīng)前通過量的除去二氧化碳的空氣，是為了把裝置中的二氧化碳排出；停止反應(yīng)后，通過量的除去二氧化碳的空氣，是為了使反應(yīng)生成的二氧化碳全部被堿石灰吸收；
【數(shù)據(jù)分析】（1）濃硫酸具有吸水性，可以用作某些物質(zhì)的干燥劑；若撤去圖乙中的C裝置，水蒸氣會進(jìn)入堿石灰中，并且被吸收，會影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果．
（2）根據(jù)反應(yīng)的原理結(jié)合圖象利用化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算．

解答 解：【實(shí)驗(yàn)方案】根據(jù)所學(xué)知識直接寫出儀器的名稱；儀器A是錐形瓶；故填：錐形瓶；
【交流討論】：甲裝置存在明顯的缺陷�、谘b置內(nèi)空氣中的CO₂沒有排出，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果；③反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂ 未被全部排出，也就不能完全吸收；④干燥管與空氣直接相通，會吸收空氣中的二氧化碳；故填：②③④；
【方案改進(jìn)】A裝置中盛放的是氫氧化鈉溶液可以吸收空氣中的二氧化碳，B中的濃硫酸對氣體起到了干燥的作用；E裝置中的堿石灰可避免空氣中的二氧化碳接觸D裝置中的堿石灰；  反應(yīng)前通空氣的作用是用不含二氧化碳的空氣將裝置內(nèi)的空氣排凈，反應(yīng)停止后通空氣的作用是把產(chǎn)生的二氧化碳全部排出并吸收；反應(yīng)前通空氣時(shí)a、b、c三個(gè)彈簧夾的控制方法是打開彈簧夾a和b，關(guān)閉c，這樣才能把含二氧化碳的空氣全部排凈．故填：除去空氣中的二氧化碳；避免D裝置中的堿石灰與空氣接觸；干燥氣體；打開彈簧夾a和b，關(guān)閉彈簧夾c；
【數(shù)據(jù)分析】（1）反應(yīng)生成的氣體在逸出的過程中要帶出一部分水蒸氣，如果沒有裝置C則會使D裝置中吸收的物質(zhì)偏大，而使測量結(jié)果偏低．故答案為：偏低；
（2）①A點(diǎn)產(chǎn)生氣體的質(zhì)量為：10g+98g-105.8g=2.2g；故填：2.2g；
當(dāng)碳酸鈉和鹽酸恰好完全反應(yīng)時(shí)，溶液中的溶質(zhì)是氯化鈉，但到B點(diǎn)時(shí)鹽酸已過量，溶液中的溶質(zhì)除了有氯化鈉外還有鹽酸中的溶質(zhì)氯化氫；故填：NaCl、HCl；
②設(shè)10g試樣中Na₂CO₃質(zhì)量為x
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
 106                 44
  x                 2.2g
$\frac{106}{44}=\frac{x}{2.2g}$
x=5.3g
試樣中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{5.3g}{10g}×100%=53%$
答：試樣中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為53%．

點(diǎn)評 解答這類題目時(shí)，首先，賞析問題情景，找到實(shí)驗(yàn)探究的反應(yīng)原理，弄清個(gè)裝置的作用；再根據(jù)實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)原理，分析推斷出該物質(zhì)的組成成分，然后得出所要探究的物質(zhì)中該成分的組成．