Question

12．某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在一次探究活動中，對一份純堿樣品（含有少量氯化鈉）的純度進行測定，請你參與并回答有關(guān)問題．

（1）甲同學(xué)進行如下操作：
①組裝好如圖儀器，并檢查裝置的氣密性；
②取6.0g試樣放入錐形瓶中，加入少量蒸餾水溶解，并在其他裝置中加入相應(yīng)的藥品；
③稱量盛有新制澄清石灰水的裝置C的質(zhì)量；
④打開分液漏斗旋塞滴入鹽酸，直到不再產(chǎn)生氣泡為止；
⑤再次稱量裝置C 的總質(zhì)量；
⑥計算出樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
（2）圖B裝置的作用是干燥CO₂氣體； D裝置的作用是吸收空氣中的CO₂和H₂O（水蒸氣），防止它們進入C裝置中，出現(xiàn)誤差．
【意外發(fā)現(xiàn)】C瓶中石灰水沒有變渾濁，同學(xué)們感到驚奇并產(chǎn)生了探究的欲望．
【提出猜想】原因猜想：
①是生成的氣體中混有鹽酸揮發(fā)出來的HCl；
②是生成的氣體流速太快，與石灰水反應(yīng)產(chǎn)生了可溶性物質(zhì)[經(jīng)查資料分析可溶性物質(zhì)是Ca（HCO₃）₂，它能與酸反應(yīng)生成CO₂等物質(zhì)]．
【實驗探究】
甲同學(xué)取少量實驗后C瓶溶液于試管中，向其中依次滴加足量稀HNO₃和AgNO₃溶液，無氣泡但有沉淀產(chǎn)生．據(jù)此判斷只有猜想①（填“①”或“②”）成立．
【交流討論】
對于如何改進實驗，乙同學(xué)認(rèn)為：應(yīng)將鹽酸換成稀硫酸，新制的澄清石灰水換成足量NaOH溶液；丙同學(xué)認(rèn)為：應(yīng)在裝置A和B中間插入一個盛有飽和NaHCO₃溶液的洗氣裝置以吸收HCl（CO₂不溶于飽和NaHCO₃溶液，也不與其反應(yīng)），并將新制的澄清石灰水換成足量NaOH溶液．
大家討論后認(rèn)為：乙同學(xué)的方案可行而丙同學(xué)的方案不可行．
【請你評價】
丙同學(xué)方案不可行的原因是NaHCO₃飽和溶液吸收HCl時產(chǎn)生CO₂，導(dǎo)致盛有NaOH溶液的洗氣瓶質(zhì)量增重偏大，造成誤差．
【教師點撥】
即便換成稀硫酸和NaOH溶液，反應(yīng)前后裝置中存在的CO₂也會使測定出的樣品純度不準(zhǔn)確．
【請你改進】
在上述基礎(chǔ)上，你的措施是兩次稱量前，均向整套裝置中鼓入經(jīng)NaOH溶液洗滌過的空氣，目的是排盡裝置中原有空氣和反應(yīng)后殘留的CO₂，且稱量時C裝置兩端及B裝置的出口封閉．
同學(xué)們?nèi)苑Q取6.0g試樣，用改進完善后的方案重新實驗．
【數(shù)據(jù)處理】
裝置C實驗前后兩次稱量的質(zhì)量差為2.2g，則樣品的純度為88.3%．（列出計算過程）
【實驗反思】
若不用上述方法，而用生成沉淀的方法來測定試樣中純堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可選用的試劑是BaCl₂或CaCl₂溶液．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗制取氣體首先要裝置的氣密性進行解答；
（2）根據(jù)濃硫酸具有吸水性進行解答； 根據(jù)D裝置的作用是吸收空氣中的CO₂和H₂O（水蒸氣），防止它們進入C裝置中，出現(xiàn)誤差進行解答；
【實驗探究】根據(jù)滴加足量稀HNO₃和AgNO₃溶液，無氣泡但有沉淀產(chǎn)生，說明有氯化銀生成，從而證明溶液中有氯離子存在進行解答；
【請你評價】根據(jù)NaHCO₃飽和溶液吸收HCl時產(chǎn)生CO₂，導(dǎo)致盛有NaOH溶液的洗氣瓶質(zhì)量增重偏大，造成誤差進行解答；
【請你改進】根據(jù)原來裝置內(nèi)空氣中存有二氧化碳?xì)怏w，而使得計算結(jié)果不準(zhǔn)確進行解答；
【數(shù)據(jù)處理】根據(jù)裝置C實驗前后兩次稱量的質(zhì)量差為二氧化碳的質(zhì)量可以求出碳酸鈉的質(zhì)量從而求出樣品的純度進行解答；
【實驗反思】根據(jù)碳酸鈉和氯化鋇或氯化鈣反應(yīng)生成碳酸鋇沉淀或碳酸鈣沉淀而不和氯化鈉反應(yīng)進行解答．

解答 解：（1）實驗制取氣體首先要裝置的氣密性，所以組裝好如圖儀器，并檢查裝置的氣密性；
（2）濃硫酸具有吸水性，圖B裝置的作用是干燥CO₂氣體； D裝置的作用是吸收空氣中的CO₂和H₂O（水蒸氣），防止它們進入C裝置中，出現(xiàn)誤差；
【實驗探究】滴加足量稀HNO₃和AgNO₃溶液，無氣泡但有沉淀產(chǎn)生，說明有氯化銀生成，從而證明溶液中有氯離子存在，說明生成的氣體中混有鹽酸揮發(fā)出來的HCl和碳酸鈣反應(yīng)生成氯化鈣，所以①成立；
【請你評價】NaHCO₃飽和溶液吸收HCl時產(chǎn)生CO₂，導(dǎo)致盛有NaOH溶液的洗氣瓶質(zhì)量增重偏大，造成誤差，所以丙同學(xué)方案不可行；
【請你改進】原來裝置內(nèi)空氣中存有二氧化碳?xì)怏w，而使得計算結(jié)果不準(zhǔn)確，改進措施：兩次稱量前，均向整套裝置中鼓入經(jīng)NaOH溶液洗滌過的空氣，目的是排盡裝置中原有空氣和反應(yīng)后殘留的CO₂，且稱量時C裝置兩端及B裝置的出口封閉；
【數(shù)據(jù)處理】裝置C實驗前后兩次稱量的質(zhì)量差為二氧化碳的質(zhì)量，設(shè)碳酸鈉的質(zhì)量為x．
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
106                   44
x                     2.2g
$\frac{106}{x}$=$\frac{44}{2.2g}$
x=5.3g
樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{5.3g}{6.0g}$×100%=88.3%
答：樣品的純度為88.3%．
【實驗反思】碳酸鈉和氯化鋇或氯化鈣反應(yīng)生成碳酸鋇沉淀或碳酸鈣沉淀而不和氯化鈉反應(yīng)，若不用上述方法，而用生成沉淀的方法來測定試樣中純堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可選用的試劑是BaCl₂或CaCl₂溶液．
故答案為：（1）裝置的氣密性；
（2）干燥CO₂氣體；
吸收空氣中的CO₂和H₂O（水蒸氣），防止它們進入C裝置中，出現(xiàn)誤差；
【實驗探究】①；
【請你評價】NaHCO₃飽和溶液吸收HCl時產(chǎn)生CO₂，導(dǎo)致盛有NaOH溶液的洗氣瓶質(zhì)量增重偏大，造成誤差；
【請你改進】兩次稱量前，均向整套裝置中鼓入經(jīng)NaOH溶液洗滌過的空氣，目的是排盡裝置中原有空氣和反應(yīng)后殘留的CO₂，且稱量時C裝置兩端及B裝置的出口封閉；
【數(shù)據(jù)處理】88.3%；
【實驗反思】BaCl₂或CaCl₂溶液．

點評 此題是一道實驗探究綜合題，充分的展示了化學(xué)知識的方方面面，該題綜合性強難度較大，對訓(xùn)練學(xué)生良好地思維品質(zhì)以及知識的嚴(yán)密性有較好的幫助．