Question

【題目】有一含 NaCl、Na2CO3·10H2O和NaHCO3的混合物，某同學設計如圖所示的實驗裝置，通過測量反應產生的CO2和H2O的質量，來確定該混合物中各組分的質量分數。

（1）實驗步驟：

①按圖(夾持儀器未畫出)組裝好實驗裝置后，首先進行的操作是_________________。

②稱取樣品，并將其放入硬質玻璃管中；稱量裝濃硫酸的洗氣瓶C的質量和裝堿石灰的U形管D的質量。

③打開活塞K1、K2，關閉K3，緩緩鼓入空氣數分鐘，其目的是______________。

④關閉活塞K1、K2，打開K3，點燃酒精燈加熱至不再產生氣體。裝置B中發生反應的化學方程式為______________________、_______________。

⑤打開活塞K1，緩緩鼓入空氣數分鐘，然后拆下裝置，再次稱量洗氣瓶C的質量和U形管D的質量。

（2）關于該實驗方案，請回答下列問題。

①如果實驗中沒有E裝置，則會導致測量結果NaHCO3的質量________(填“偏大”、“偏小”或“無影響”)。

②若樣品質量為w g，反應后C、D裝置增加的質量分別為m1 g、m2 g，則混合物中Na2CO3·10H2O的質量分數為________(用含w、m1、m2的代數式表示)。

Answer 1

【答案】檢查裝置氣密性 除去裝置中的水蒸氣和二氧化碳 2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑ Na2CO3·10H2ONa2CO3＋10H2O↑ 偏大 ×100%

【解析】

將混合物加熱會產生H2O（g）、CO2等氣體，應在C、D中分別吸收，由干燥劑的性質可知，應先吸收水，后吸收二氧化碳，即C中的干燥劑吸水后不能吸收CO2；由D的增重（NaHCO3分解產生的CO2的質量）可求出NaHCO3質量。由C的增重（Na2CO310H2O分解產生的H2O及已經知道的NaHCO3分解產生的H2O的質量）可求出Na2CO310H2O的質量，從而求出NaCl的質量；故應在實驗前想法排出裝置中的空氣，關鍵操作應是排出B中的空氣，所以打開活塞K1、K2，關閉K3，就成為操作的關鍵，緩緩通入則是為了趕出效果更好；E中堿石灰可防止外界空氣中的H2O（g）、CO2進入裝置D影響實驗，據此解答。

（1）①由實驗原理可知，實驗需要通過測量D裝置內堿石灰的增重，計算生成的二氧化碳的質量，通過測量C裝置裝置，計算生成的水的質量，故按圖(夾持儀器未畫出)組裝好實驗裝置后，首先進行的操作是檢查裝置的氣密性；

③裝置內有空氣，含有水蒸氣和二氧化碳，影響水蒸氣和二氧化碳質量的測定，打開活塞K1、K2，關閉K3，緩緩鼓入空氣數分鐘，其目的是除去裝置中的水蒸氣和二氧化碳；

④含NaCl、Na2CO3·10H2O和NaHCO3的混合物加熱時，碳酸氫鈉分解生成碳酸鈉、二氧化碳和水，碳酸鈉晶體失去結晶水生成碳酸鈉，反應的化學方程式為2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑、Na2CO3·10H2ONa2CO3＋10H2O↑；

（2）①干燥管中盛放的是堿石灰，堿石灰能吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，所以干燥管的作用是防止空氣中的CO2和水蒸氣進入影響測定結果，若撤去E裝置，則測定的碳酸氫鈉的質量偏大；

②若樣品質量為w g，反應后C、D裝置增加的質量分別為m1 g、m2 g，D裝置中增加的質量為二氧化碳的質量，碳酸氫鈉分解生成的水蒸氣的質量為x g，則

2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑

18g 44g

x m2 g

解得x＝18m2/44

裝置C吸收的是水蒸氣，包括碳酸氫鈉分解生成的和十水碳酸鈉分解生成的，十水碳酸鈉分解生成的水蒸氣的質量為(m1g－18m2/44)g，則根據Na2CO3·10H2ONa2CO3＋10H2O↑可知十水碳酸鈉的質量為，所以十水碳酸鈉的質量分數為。