Question

17．某純堿樣品中含有少量氯化鈉，現(xiàn)欲測定其中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)，進行如下實驗：
通過測定樣品和稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體的質(zhì)量，即可求得原樣品中碳酸鈉的質(zhì)量，進而求得樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)（純堿樣品的純度）．如圖所示

①如圖連接裝置（除C、D外）并加入所需藥品．
②稱量并記錄C的質(zhì)量（m₁）．（稱量時注意封閉C的兩端．）
③鼓入空氣，持續(xù)約1分鐘．
④連接上C、D．
⑤打開分液漏斗的活塞，將稀硫酸快速加入A中后，關(guān)閉活塞．
⑥鼓入空氣，持續(xù)約1分鐘．
⑦稱量并記錄C的質(zhì)量（m₂）．（稱量時注意封閉C的兩端及B右端的出口．）
⑧計算．
（1）A裝置中反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑．
（2）B裝置的作用是除去生成的二氧化碳中的水蒸氣；
（3）C裝置中反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O．通過測定
裝置C在實驗前后的質(zhì)量，其增加的質(zhì)量即為樣品與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳氣體的質(zhì)量．
（4）D裝置的作用是吸收空氣中的水和二氧化碳，防止造成干擾．
（5）E裝置的作用是吸收鼓入空氣中的二氧化碳和水蒸氣．
步驟③中鼓入空氣的目的是：排盡裝置A和B中含有CO₂的空氣．
步驟⑥中鼓入空氣的目的是：為了將生成的二氧化碳全部排出；
若省略實驗步驟⑥，測得的純堿樣品的純度偏大（選填“偏大”、“偏小”或“不變”）．
（6）稱得純堿樣品的質(zhì)量為12.0g，實驗前、后C裝置（包含藥品）的質(zhì)量分別為61.2g和65.6g，則該純堿樣品的純度為88.3%（精確到0.1%）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)碳酸鈉和硫酸反應(yīng)，生成硫酸鈉、水和二氧化碳解答；
（2）根據(jù)濃硫酸具有吸水干燥的作用解答；
（3）根據(jù)氫氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)解答；
（4）根據(jù)D裝置的作用是吸收空氣中的水和二氧化碳，防止造成干擾解答；
（5）根據(jù)裝置的特點及實驗?zāi)康模�分析鼓入空氣這一操作的目的；
（6）根據(jù)分析實驗前后裝置C質(zhì)量變化，并由此質(zhì)量差計算樣品中碳酸鈉的質(zhì)量，求出樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)．

解答 解：（1）碳酸鈉和硫酸反應(yīng)，生成硫酸鈉、水和二氧化碳，A裝置中反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑；
（2）濃硫酸具有吸水干燥的作用，B裝置的作用是：除去生成的二氧化碳中的水蒸氣．
（3）C裝置中反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O；通過測定裝置C在實驗前后的質(zhì)量，其增加的質(zhì)量即為樣品與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳；
（4）D裝置的作用是吸收空氣中的水和二氧化碳，防止造成干擾；
（5）前一次鼓起是為了排出空氣，防止空氣中二氧化碳氣體的干擾；后一次鼓氣是為了將生成的二氧化碳全部排出，若省略實驗步驟⑥，測得的純堿樣品的純度偏大；
（6）設(shè)樣品中碳酸鈉的質(zhì)量為x．C裝置增重的質(zhì)量就是碳酸鈉和稀硫酸反應(yīng)生成的二氧化碳的質(zhì)量為：65.6g-61.2g=4.4g
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106                                         44
x                                            4.4g
$\frac{106}{x}=\frac{44}{4.4g}$
x=10.6g
該純堿樣品的純度為$\frac{10.6g}{12g}×$100%≈88.3%
答案：
（1）Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑；
（2）除去生成的二氧化碳中的水蒸氣；
（3）2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O；二氧化碳；
（4）吸收空氣中的水和二氧化碳，防止造成干擾；
（5）為了將生成的二氧化碳全部排出；偏大；
（6）88.3．

點評 本題通過實驗探究流程考查了堿石灰既能吸水又能和二氧化碳反應(yīng)、濃硫酸具有吸水性、碳酸鈉和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鈉、水和二氧化碳，并且考查了根據(jù)碳酸鈉和稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式的結(jié)合溶液溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的計算，難度較大；只要分析清楚每步的操作目的才能解答該題．