Question

17．某純堿樣品中含有少量氯化鈉，現欲測定其中碳酸鈉的質量分數，進行如下實驗：
通過測定樣品和稀硫酸反應產生的氣體的質量，即可求得原樣品中碳酸鈉的質量，進而求得樣品中碳酸鈉的質量分數（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的質量（m₁）．（稱量時注意封閉C的兩端．）
③鼓入空氣，持續約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，關閉活塞．
⑥鼓入空氣，持續約1分鐘．
⑦稱量并記錄C的質量（m₂）．（稱量時注意封閉C的兩端及B右端的出口．）
⑧計算．
（1）A裝置中反應的化學方程式為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裝置中反應的化學方程式為2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O．通過測定
裝置C在實驗前后的質量，其增加的質量即為樣品與稀硫酸反應產生的二氧化碳氣體的質量．
（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）稱得純堿樣品的質量為12.0g，實驗前、后C裝置（包含藥品）的質量分別為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）根據碳酸鈉和硫酸反應，生成硫酸鈉、水和二氧化碳解答；
（2）根據濃硫酸具有吸水干燥的作用解答；
（3）根據氫氧化鈉與二氧化碳反應解答；
（4）根據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）根據裝置的特點及實驗目的，分析鼓入空氣這一操作的目的；
（6）根據分析實驗前后裝置C質量變化，并由此質量差計算樣品中碳酸鈉的質量，求出樣品中碳酸鈉的質量分數．

解答 解：（1）碳酸鈉和硫酸反應，生成硫酸鈉、水和二氧化碳，A裝置中反應的化學方程式為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裝置中反應的化學方程式為：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O；通過測定裝置C在實驗前后的質量，其增加的質量即為樣品與稀硫酸反應產生的二氧化碳；
（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）設樣品中碳酸鈉的質量為x．C裝置增重的質量就是碳酸鈉和稀硫酸反應生成的二氧化碳的質量為：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、濃硫酸具有吸水性、碳酸鈉和稀硫酸反應生成硫酸鈉、水和二氧化碳，并且考查了根據碳酸鈉和稀硫酸反應的化學方程式的結合溶液溶質質量分數的計算，難度較大；只要分析清楚每步的操作目的才能解答該題．