Question

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

實驗步驟如下：
①按圖連接裝置，并檢查氣密性；
②準確稱得盛有堿石灰（固體氫氧化鈉和氧化鈣的混合物）的干燥管D的質量為83.4g；
③準確稱得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，至不再產生氣泡為止；
⑤打開彈簧夾，往試管A中緩緩鼓入空氣數分鐘，然后稱得干燥管D的總質量為85.6g．
試回答：
（1）鼓入空氣的目的是使B中產生的二氧化碳全部進入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，則會導致測定結果偏大（填：“偏大”或“偏小”）．
（3）E裝置的作用是防止空氣中CO₂和水蒸氣進入D中．
（4）請根據實驗中測得的有關數據，計算純堿樣品中碳酸鈉的質量分數．（要求：寫出計算過程，結果保留1位小數）

Answer 1

分析 （1）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；根據實驗目的來分析裝置A中堿液的作用；
（2）評價裝置C對測定結果的影響；
（3）可以根據空氣中的成分來分析裝置E在整個裝置中所起到的作用；
（4）分析實驗前后裝置D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）為了減小實驗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，實驗結果更準確；
由題意可知我們是通過測定二氧化碳的質量來測定碳酸鈉的質量分數的，所以要排除空氣中的二氧化碳干擾實驗結果，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，若少了此裝置則會使氣體中的水蒸氣被D裝置中堿石灰吸收，而使測定質量偏大；
（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進入D裝置而對測定結果產生影響，所以裝置E的作用則是防止空氣中水蒸氣和二氧化碳進入裝置D中；
（4）反應中放出二氧化碳氣體的質量=85.6g-83.4g=2.2g
設放出2.2g二氧化碳消耗碳酸鈉的質量為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的質量分數$\frac{5.3g}{6g}$×100%=88.3%．
故答案為：（1）使B中產生的二氧化碳全部進入D中，堿性溶液；
（2）偏大；
（3）防止空氣中CO₂和水蒸氣進入D中；
（4）88.3%．

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