Question

過(guò)碳酸鈉（Na₂CO₄）跟稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：2Na₂CO₄+2H₂SO₄═2Na₂SO₄+2CO₂↑+O₂↑+2H₂O，今取a g某過(guò)碳酸鈉固體樣品，欲利用上述反應(yīng)測(cè)定其質(zhì)量分?jǐn)?shù)w（Na₂CO₄），下圖為可供選擇的實(shí)驗(yàn)儀器示意圖．

某學(xué)生已將上述儀器組合成下列A、B、C、D四套實(shí)驗(yàn)裝置，這四套實(shí)驗(yàn)裝置所含的儀器編號(hào)為

裝置名稱(chēng)	A	B	C	D
儀器編號(hào)	①②③⑥	④⑤⑦⑧	①②③⑨⑩	②④⑦⑧

假設(shè)實(shí)驗(yàn)中所采集到的數(shù)據(jù)均已折算到標(biāo)準(zhǔn)狀況，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）若該樣品中含有少量碳酸鈉、氯化鈉雜質(zhì)，則測(cè)定時(shí)應(yīng)在以上A、B、C、D四套裝置中選用

 

，該裝置中各儀器的連接順序（從左到右）應(yīng)當(dāng)是

 

（填儀器編號(hào)）；在實(shí)驗(yàn)中除測(cè)得樣品的質(zhì)量為a g外，在實(shí)驗(yàn)中還需直接測(cè)定什么數(shù)據(jù)？

 

．若該數(shù)據(jù)用符號(hào)b表示，則可用含a、b的代數(shù)式表示w（Na₂CO₄）的計(jì)算公式為

 

．
（2）若該樣品中含有少量過(guò)氧化鈉、氯化鈉雜質(zhì)（過(guò)氧化鈉可和水反應(yīng)生成氧氣），則測(cè)定時(shí)應(yīng)在以上A、B、C、D四套裝置中選用

 

，該裝置中各儀器的連接順序（從左到右）應(yīng)當(dāng)是

 

（填儀器編號(hào)）；指出該裝置中最左側(cè)儀器在實(shí)驗(yàn)中的作用

 

；指出該裝置最右側(cè)的儀器在實(shí)驗(yàn)中的作用

 

；在實(shí)驗(yàn)中除測(cè)得樣品的質(zhì)量為a g外，在實(shí)驗(yàn)中還需直接測(cè)定什么數(shù)據(jù)？

 

．若該數(shù)據(jù)用稱(chēng)號(hào)c表示，則可用含a、c的代數(shù)式表示w（Na₂CO₄）的計(jì)算公式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：探究物質(zhì)的組成或測(cè)量物質(zhì)的含量

專(zhuān)題：實(shí)驗(yàn)探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）若該樣品中含有少量碳酸鈉、氯化鈉雜質(zhì)，選擇④⑤⑦⑧裝置，連接順序是在⑤中加入樣品，分液漏斗中是酸溶液，過(guò)碳酸鈉（Na₂CO₄）跟稀硫酸反應(yīng)生成二氧化碳和氧氣，滴入樣品碳酸鈉反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，通過(guò)裝置⑧除去二氧化碳?xì)怏w，利用排水法測(cè)定氧氣的體積，來(lái)計(jì)算過(guò)碳酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（2）若該樣品中含有少量過(guò)氧化鈉、氯化鈉雜質(zhì)（過(guò)氧化鈉可和水反應(yīng)生成氧氣），則測(cè)定時(shí)應(yīng)在以上A、B、C、D四套裝置中選用C，用堿石灰吸收二氧化碳，根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量可確定含量，但空氣中的水與二氧化碳進(jìn)入②增重使結(jié)果偏大，應(yīng)在②后面連接⑨，防止空氣中的水、二氧化碳進(jìn)入②，且使裝置內(nèi)氣體全部被吸收，應(yīng)通氮?dú)�，以減少誤差，裝置中最左側(cè)儀器在實(shí)驗(yàn)中的作用排凈裝置內(nèi)空氣，將反應(yīng)生成的CO₂全部驅(qū)入吸收裝置中，裝置最右側(cè)的儀器在實(shí)驗(yàn)中的作用防止空氣中的二氧化碳進(jìn)入②中；測(cè)定裝置②質(zhì)量變化，結(jié)合化學(xué)方程式計(jì)算得到．

解答： 解：（1）若該樣品中含有少量碳酸鈉、氯化鈉雜質(zhì)，選擇④⑤⑦⑧裝置，連接順序是在⑤中加入樣品，分液漏斗中是酸溶液，過(guò)碳酸鈉（Na₂CO₄）跟稀硫酸反應(yīng)生成二氧化碳和氧氣，滴入樣品碳酸鈉反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，通過(guò)裝置⑧除去二氧化碳?xì)怏w，利用排水法測(cè)定氧氣的體積為b，來(lái)計(jì)算過(guò)碳酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)，正確的順序?yàn)棰茛啖撷埽?br />2Na₂CO₄+2H₂SO₄═2Na₂SO₄+2CO₂↑+O₂↑+2H₂O
2                              1
n                             

b

22.4

mol
n=

b

11.2

mol
過(guò)碳酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

b 11.2 mol×122g/mol

ag

×100%=

305b

28a

×100%；
故答案為：B；⑤⑧⑦④；量筒中排出的水的體積；

305b

28a

×100%；
（2）若該樣品中含有少量過(guò)氧化鈉、氯化鈉雜質(zhì)（過(guò)氧化鈉可和水反應(yīng)生成氧氣），需要選擇裝置①②③⑨⑩，測(cè)定時(shí)應(yīng)在以上A、B、C、D四套裝置中選用C，用堿石灰吸收二氧化碳，根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量可確定含量，但空氣中的水與二氧化碳進(jìn)入②增重使結(jié)果偏大，應(yīng)在②后面連接⑨，防止空氣中的水、二氧化碳進(jìn)入②，且使裝置內(nèi)氣體全部被吸收，應(yīng)通氮?dú)�，以減少誤差，裝置中最左側(cè)儀器為⑩，在一為反應(yīng)開(kāi)始前排凈裝置內(nèi)空氣，二為將反應(yīng)生成的CO₂全部驅(qū)入吸收裝置中；⑨的作用是防止空氣中的二氧化碳進(jìn)入②中，裝置最右側(cè)的儀器在實(shí)驗(yàn)中的作用防止空氣中的二氧化碳進(jìn)入②中；測(cè)定裝置②質(zhì)量變化為 c，結(jié)合化學(xué)方程式計(jì)算得到；
2Na₂CO₄+2H₂SO₄═2Na₂SO₄+2CO₂↑+O₂↑+2H₂O
2                        2
n                        

c

44

mol
n=

c

44

mol
過(guò)碳酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

c 44 mol×122g/mol

ag

×100%=

61c

22a

×100%；
故答案為：C；⑩①③②⑨；⑩作用有二，一為反應(yīng)開(kāi)始前排凈裝置內(nèi)空氣，二為將反應(yīng)生成的CO₂全部驅(qū)入吸收裝置中；⑨的作用是防止空氣中的二氧化碳進(jìn)入②中；反應(yīng)前后儀器②增加的質(zhì)量； 

61c

22a

．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)實(shí)驗(yàn)探究的分析判斷，物質(zhì)性質(zhì)的理解應(yīng)用沒(méi)化學(xué)反應(yīng)定量關(guān)系的計(jì)算分析，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．