Question

10．化學(xué)興趣小組的同學(xué)為測(cè)定某Na₂ CO₃和NaCl的固體混合物樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)你參與并完成對(duì)有關(guān)問(wèn)題的解答．

（1）甲同學(xué)用圖1所示裝置測(cè)定CO₂的質(zhì)量．實(shí)驗(yàn)時(shí)稀硫酸是與樣品中的Na₂CO₃ （填“Na₂CO₃”或“NaCl”）發(fā)生反應(yīng)．儀器b的名稱(chēng)是分液漏斗．洗氣瓶c中盛裝的是濃硫酸，此濃硫酸的作用是除去CO₂中的水蒸氣．
（2）乙同學(xué)用圖2所示裝置，取一定質(zhì)量的樣品（為m g；已測(cè)得）和足量稀硫酸反應(yīng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，完成樣品中Na₂CO₃”質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定．
①實(shí)驗(yàn)前，檢查該裝置氣密性的方法是先打開(kāi)活塞a，由b注入水至其下端玻璃管中形成一段水柱，再將針筒活塞向內(nèi)推壓，若b下端玻璃管中的液面上升，則裝置氣密性良好．
②在實(shí)驗(yàn)完成時(shí)，能直接測(cè)得的數(shù)據(jù)是CO₂的體積  （填“體積”或“質(zhì)量”）．
（3）丙同學(xué)用圖3所示方法和步驟實(shí)驗(yàn)：
①操作I涉及的實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)有過(guò)濾、洗滌；操作Ⅱ涉及的實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)有干燥、稱(chēng)量．
②丙測(cè)得的樣品中Na₂CO₃質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算式為$\frac{106y}{197}$×100%（用含x、y的代數(shù)式表示）．
（4）標(biāo)準(zhǔn)狀況下，將672mL CO₂氣通入50mL1mol/LKOH溶液中，完全反應(yīng)后，所得溶液中K₂CO₃和KHCO₃的物質(zhì)的量之比為（設(shè)反應(yīng)前后溶液體積變化忽略不計(jì)）2：1．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)裝置和試劑分析，硫酸和樣品中的碳酸鈉反應(yīng)，儀器b是加入液體的儀器可以控制加入的量，是分液漏斗；反應(yīng)過(guò)程中含有水蒸氣，可以利用濃硫酸干燥二氧化碳?xì)怏w；
（2）①使用注射器改變瓶?jī)?nèi)氣體的多少而改變瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)；當(dāng)將針筒活塞向內(nèi)推壓時(shí)，瓶?jī)?nèi)氣體被壓縮，壓強(qiáng)增大，瓶?jī)?nèi)液體則會(huì)被壓入長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)，b下端玻璃管中液面上升，可以說(shuō)明裝置氣密性良好；
②裝置中 加入硫酸和碳酸鈉反應(yīng)生成二氧化碳，注射器活塞被向外推出，可以測(cè)定二氧化碳的體積；
（3）①依據(jù)流程分析可知，加入氫氧化鋇溶液和碳酸鈉 反應(yīng)生成碳酸鋇沉淀，通過(guò)過(guò)濾得到沉淀，洗滌后稱(chēng)重得到沉淀碳酸鋇質(zhì)量；
②依據(jù)沉淀質(zhì)量計(jì)算物質(zhì)的量，依據(jù)碳元素守恒計(jì)算碳酸鈉質(zhì)量，計(jì)算樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（4）依據(jù)CO₂+2KOH═K₂CO₃+H₂O CO₂+KOH═KHCO₃，n（CO₂）：n（KOH）=1：2，產(chǎn)物為K₂CO₃，n（CO₂）：n（KOH）=1：1，產(chǎn)物為KHCO₃，以此計(jì)算．

解答 解：（1）依據(jù)裝置和試劑分析，硫酸和樣品中的碳酸鈉反應(yīng)，儀器b是加入液體的儀器可以控制加入的量，是分液漏斗；反應(yīng)過(guò)程中含有水蒸氣，可以利用濃硫酸干燥二氧化碳?xì)怏w，
故答案為：Na₂CO₃；分液漏斗；除去CO₂中的水蒸氣；
（2）①使用注射器改變瓶?jī)?nèi)氣體的多少而改變瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)；當(dāng)將針筒活塞向內(nèi)推壓時(shí)，瓶?jī)?nèi)氣體被壓縮，壓強(qiáng)增大，瓶?jī)?nèi)液體則會(huì)被壓入長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)，b下端玻璃管中液面上升，可以說(shuō)明裝置氣密性良好，故答案為：液面；
②在實(shí)驗(yàn)完成時(shí)，反應(yīng)后可以利用注射器讀取生成氣體的體積，能直接測(cè)得的數(shù)據(jù)是CO₂的體積，故答案為：體積；
（3）①流程分析可知，加入氫氧化鋇溶液和碳酸鈉 反應(yīng)生成碳酸鋇沉淀，通過(guò)過(guò)濾得到沉淀，洗滌后稱(chēng)重得到沉淀碳酸鋇質(zhì)量，
故答案為：過(guò)濾；稱(chēng)量；
 ②流程分析判斷沉淀質(zhì)量為yg，物質(zhì)的量=$\frac{yg}{197g/mol}$=$\frac{y}{197}$mol；碳酸鈉物質(zhì)的量和碳酸鋇物質(zhì)的量相同，樣品質(zhì)量為Xg，則碳酸鈉質(zhì)量為$\frac{y}{197}$mol×106g/mol；
所以碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{\frac{106y}{197}mol}{x}$×100%=$\frac{106y}{197}$×100%，
故答案為：$\frac{106y}{197}$×100%；
（4）CO₂+2KOH═K₂CO₃+H₂O CO₂+KOH=KHCO₃，n（CO₂）：n（KOH）=1：2，產(chǎn)物為K₂CO₃，n（CO₂）：n（KOH）=1：1，產(chǎn)物為KHCO₃，標(biāo)準(zhǔn)狀況下，將672mL CO₂氣體物質(zhì)的量=$\frac{0.672L}{22.4L/mol}$=0.03mol；通入50mL 1mol/L KOH溶液中，n（KOH）=0.05L×1mol/L=0.05mol，n（CO₂）：n（KOH）=0.03：0.05=3：5，所以1：2＜3：5＜1：1，二氧化碳和氫氧化鉀全部反應(yīng)生成碳酸鉀和碳酸氫鉀，利用直平法寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3CO₂+5KOH═KHCO₃+2K₂CO₃+2H₂O，則n（K₂CO₃）：n（KHCO₃）=2：1，
故答案為：2：1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和含量測(cè)定方法分析判斷，混合物中物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算方法和應(yīng)用，題目難度中等．