Question

14．侯氏制堿法所得的純堿中常含有少量氯化鈉，現(xiàn)用如圖所示裝置來測(cè)定純堿樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（鐵架臺(tái)、鐵夾等固定裝置已略去）．

實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①按圖連接裝置，并檢查氣密性；
②準(zhǔn)確稱得盛有堿石灰（固體氫氧化鈉和氧化鈣的混合物）的干燥管D的質(zhì)量為83.4g；
③準(zhǔn)確稱得6.0g純堿樣品放入裝置B的廣口瓶中；
④打開裝置B的分液漏斗旋塞，緩緩滴入稀硫酸，至不再產(chǎn)生氣泡為止；
⑤打開彈簧夾，往試管A中緩緩鼓入空氣數(shù)分鐘，然后稱得干燥管D的總質(zhì)量為85.6g．
試回答：
（1）鼓入空氣的目的是使B中產(chǎn)生的二氧化碳全部進(jìn)入D中，裝置A中試劑X最適宜選用堿性溶液．
（2）若沒有C裝置，則會(huì)導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏大（填：“偏大”或“偏小”）．
（3）E裝置的作用是防止空氣中CO₂和水蒸氣進(jìn)入D中．
（4）請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的有關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算純堿樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．（要求：寫出計(jì)算過程，結(jié)果保留1位小數(shù)）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)裝置的特點(diǎn)及實(shí)驗(yàn)?zāi)康模�分析鼓入空氣這一操作的目的；根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膩矸治鲅b置A中堿液的作用；
（2）評(píng)價(jià)裝置C對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響；
（3）可以根據(jù)空氣中的成分來分析裝置E在整個(gè)裝置中所起到的作用；
（4）分析實(shí)驗(yàn)前后裝置D質(zhì)量變化，并由此質(zhì)量差計(jì)算樣品中碳酸鈉的質(zhì)量，求出樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）為了減小實(shí)驗(yàn)誤差而采取了鼓入空氣的方法，把殘留在裝置B中二氧化碳全部由D中堿石灰吸收，實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確；
由題意可知我們是通過測(cè)定二氧化碳的質(zhì)量來測(cè)定碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的，所以要排除空氣中的二氧化碳干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而在A中裝了堿性溶液來吸收空氣中的二氧化碳；
（2）濃硫酸具有吸水性，在C裝置中吸收由B裝置排出氣體中混有的水蒸氣，若少了此裝置則會(huì)使氣體中的水蒸氣被D裝置中堿石灰吸收，而使測(cè)定質(zhì)量偏大；
（3）如果D裝置直接與外界空氣相連通，則空氣中的水蒸氣和二氧化碳會(huì)進(jìn)入D裝置而對(duì)測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生影響，所以裝置E的作用則是防止空氣中水蒸氣和二氧化碳進(jìn)入裝置D中；
（4）反應(yīng)中放出二氧化碳?xì)怏w的質(zhì)量=85.6g-83.4g=2.2g
設(shè)放出2.2g二氧化碳消耗碳酸鈉的質(zhì)量為x
Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106                     44
x                      2.2g
$\frac{106}{x}$=$\frac{44}{2.2g}$
x=5.3g
純堿樣品Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)$\frac{5.3g}{6g}$×100%=88.3%．
故答案為：（1）使B中產(chǎn)生的二氧化碳全部進(jìn)入D中，堿性溶液；
（2）偏大；
（3）防止空氣中CO₂和水蒸氣進(jìn)入D中；
（4）88.3%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了侯氏制堿法的基本流程、反應(yīng)條件的控制、原料的循環(huán)利用，制堿方法的兩種常見方法為侯氏制堿法和索氏制堿法，反應(yīng)的方程式和工藝流程等方面為常考查的熱點(diǎn)．