Question

13．化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)以下實(shí)驗(yàn)方案，測(cè)定某已部分變質(zhì)的小蘇打樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
方案一 稱取一定質(zhì)量的固體樣品，通過(guò)加熱至恒重后冷卻，稱量剩余固體質(zhì)量，計(jì)算．
（1）圖1儀器中，在灼燒固體樣品時(shí)必須用到的是坩堝、泥三角（填名稱）．

（2）實(shí)驗(yàn)中需加熱至恒重的目的是：保證NaHCO₃分解完全．
（3）若加熱過(guò)程中有晶體迸濺出來(lái)，則測(cè)得的結(jié)果偏�。ㄌ睢捌�大”、“偏小”或“不變”）．
方案二 按如圖2所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：
（1）B裝置內(nèi)所盛試劑是濃H₂SO₄；D裝置的作用是防止空氣中的水蒸氣、二氧化碳進(jìn)入C裝置；分液漏斗中不能（填“能”或“不能”）用鹽酸代替稀硫酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
（2）實(shí)驗(yàn)前稱取17.9g樣品，實(shí)驗(yàn)后測(cè)得C裝置增重8.8g，則樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為29.6%．
（3）根據(jù)此實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)，測(cè)定結(jié)果有誤差，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)裝置還存在一個(gè)明顯缺陷是缺少一個(gè)驅(qū)趕殘留二氧化碳?xì)怏w的裝置．

Answer 1

分析 [方案一]碳酸氫鈉不穩(wěn)定，受熱易分解，根據(jù)加熱前后固體質(zhì)量變化，根據(jù)差量法求碳酸氫鈉的質(zhì)量，進(jìn)而求得碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（1）在灼燒固體樣品時(shí)必須在坩堝中進(jìn)行，根據(jù)使用坩堝加熱使用到的儀器答題；
（2）加熱恒重保證碳酸氫鈉完全分解；
（3）若加熱過(guò)程中有晶體迸濺出來(lái)，使得剩余的固體質(zhì)量偏小，據(jù)此答題；
[方案二]（1）由測(cè)定含量的實(shí)驗(yàn)可知，A中發(fā)生Na₂CO₃+H₂SO₄=H₂O+CO₂↑+Na₂SO₄、2NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O+2CO₂↑，B中為濃硫酸吸收水，干燥二氧化碳，利用C裝置吸收二氧化碳，D裝置防止空氣中的二氧化碳、水進(jìn)入C裝置干擾含量測(cè)定，鹽酸易揮發(fā)，對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生干擾；
（2）結(jié)合反應(yīng)定量關(guān)系和元素守恒計(jì)算得到物質(zhì)的質(zhì)量，來(lái)計(jì)算物質(zhì)含量；
（3）二氧化碳?xì)怏w不能全部進(jìn)入C裝置被吸收，需要添加一個(gè)吧二氧化碳?xì)怏w趕入裝置C的裝置．

解答 解：[方案一]（1）在灼燒固體樣品時(shí)必須在坩堝中進(jìn)行，要用泥三角支撐，
故答案為：坩堝、泥三角；
（2）實(shí)驗(yàn)原理是根據(jù)加熱前后固體質(zhì)量變化來(lái)計(jì)算碳酸氫鈉，故應(yīng)保證碳酸氫鈉完全分解，加熱恒重則碳酸氫鈉完全分解，
故答案為：保證NaHCO₃分解完全；
（3）若加熱過(guò)程中有晶體迸濺出來(lái)，使得剩余的固體質(zhì)量偏小，即計(jì)算得碳酸氫鈉的質(zhì)量偏大，所以計(jì)算得樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小，
故答案為：偏�。�
[方案二]（1）空氣中的水蒸氣和二氧化碳會(huì)被堿石灰吸收，故D的作用是吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，以確保C裝置中質(zhì)量增加量的準(zhǔn)確性；分液漏斗中如果用鹽酸代替硫酸，鹽酸易揮發(fā)，這樣制得二氧化碳?xì)怏w中含氯化氫，濃硫酸不能吸收氯化氫，則氯化氫被堿石灰吸收，導(dǎo)致測(cè)到二氧化碳質(zhì)量偏高，等質(zhì)量碳酸鈉和碳酸氫鈉，碳酸氫鈉產(chǎn)生二氧化碳多，則會(huì)導(dǎo)致碳酸氫鈉偏多，碳酸鈉偏小，
故答案為：濃H₂SO₄；防止空氣中的水蒸氣、二氧化碳進(jìn)入C裝置；不能；
（2）設(shè)NaHCO₃和Na₂CO₃的物質(zhì)的量分別為x、y，則
Na₂CO₃+H₂SO₄=H₂O+CO₂↑+Na₂SO₄、
 x               x
2NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O+2CO₂↑
106x+84y=17.90 
44x+44y=8.80
，解得x=0.05mol
y=0.15mol
則樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{0.05mol×106g/mol}{17.90g}$×100%=29.6%，
故答案為：29.6%；
（3）實(shí)驗(yàn)裝置還存在一個(gè)明顯缺陷為裝置中的二氧化碳不能被C全部吸收，則需設(shè)計(jì)一個(gè)裝置將A、B中的CO₂全部吹入C中吸收，
故答案為：缺少一個(gè)驅(qū)趕殘留二氧化碳?xì)怏w的裝置．

點(diǎn)評(píng) 本題考查碳酸鈉含量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)，為高頻考點(diǎn)，把握實(shí)驗(yàn)裝置的作用及實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑榻獯鸬年P(guān)鍵，側(cè)重分析、計(jì)算及實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ木C合考查，題目難度中等．