Question

11．實驗室現有一些NaHCO₃、NaHSO₃和（NH₄）₂SO₄的干燥粉狀混合物、某化學興趣小組為測定其中NaHCO₃的含量．設計了如下的實驗方案：試回答以下問題：
（1）化學興趣小組主要選用了下列藥品和儀器進行實驗（圖中每種儀器或裝置限用一次，鐵架臺等夾持儀器未畫出）．

按照氣流由左向右的方向，儀器的連接順序為（填儀器的接口字母a、b…）
a→i→h→d→e→f→g→b→c．
（2）實驗開始，混合物加酸前，需要向A裝置鼓入一段時間的空氣，其作用是排出裝置中原有空氣；加酸反應以后，還要再次向A裝置鼓入一段時間的空氣，其作用是將生成的氣體全部送入后續裝置．
（3）實驗中，E裝置的作用是吸收二氧化硫氣體．
（4）實驗中，若C瓶中溶液褪色，則測定結果可能會偏高（填“高”或“低”）．
（5）實驗時稱得混合物樣品質量為mg，裝置B反應前的質量為a g，反應后質量為b g，則混合物中NaHCO₃的質量分數為$\frac{21（b-a）}{11m}×100%$（用含m、a、b的式子表示）．
（6）從定量測定的準確性考慮，該套裝置還應作進一步的改進是在B之后再接一個阻止空氣中水和二氧化碳進入B的裝置．

Answer 1

分析 （1）本題實驗原理是向混合物中加酸產生二氧化碳和二氧化硫氣體，用高錳酸鉀溶液除去二氧化硫，然后通過品紅溶液檢驗二氧化硫是否除盡，接著將氣體通過濃硫酸干燥，最后用堿石灰吸收二氧化碳氣體，堿石灰增加的質量即為二氧化碳氣體的質量；
（2）實驗開始，混合物加酸前，A裝置需要鼓入空氣目的是排出系統中的二氧化碳氣體，加酸后再次鼓入空氣的作用是使生成的氣體全部進入后續裝置；
（3）高錳酸鉀溶液的作用是吸收二氧化硫氣體；
（4）若品紅溶液褪色，說明二氧化硫氣體沒有除盡，將被堿石灰吸收，所以堿石灰質量將偏大，再根據實驗原理分析；
（5）堿石灰增重（b-a）g，二氧化碳物質的量為$\frac{b-a}{44}$mol，由碳元素守恒，碳酸氫鈉物質的量也為$\frac{b-a}{44}$mol，碳酸氫鈉質量為$\frac{84（b-a）}{44}$g，
最后求出混合物中NaHCO₃的質量分數；
（6）堿石灰能吸收空氣中的二氧化碳和水蒸氣．

解答 解：（1）本題實驗原理是向混合物中加酸產生二氧化碳和二氧化硫氣體，用高錳酸鉀溶液除去二氧化硫，然后通過品紅溶液檢驗二氧化硫是否除盡，接著將氣體通過濃硫酸干燥，最后用堿石灰吸收二氧化碳氣體，堿石灰增加的質量即為二氧化碳氣體的質量．所以裝置連接順序是aihdefgbc，故答案為：i h d e b c；
（2）實驗開始，混合物加酸前，A裝置需要鼓入空氣目的是排出系統中的二氧化碳氣體，加酸后再次鼓入空氣的作用是使生成的氣體全部進入后續裝置．故答案為：排出裝置中原有空氣；將生成的氣體全部送入后續裝置；
（3）高錳酸鉀溶液的作用是吸收二氧化硫氣體，故答案為：吸收二氧化硫氣體；
（4）若品紅溶液褪色，說明二氧化硫氣體沒有除盡，將被堿石灰吸收，所以堿石灰質量將偏大，根據實驗原理分析可知二氧化碳氣體的質量偏大，則混合物中NaHCO₃偏大，測定結果將偏高．故答案為：高；
（5）堿石灰增重（b-a）g，二氧化碳物質的量為$\frac{b-a}{44}$mol，由碳元素守恒，碳酸氫鈉物質的量也為$\frac{b-a}{44}$mol，碳酸氫鈉質量為$\frac{84（b-a）}{44}$g，
NaHCO₃的質量分數為：$\frac{\frac{84（b-a）}{44}}{m}×100%$=$\frac{21（b-a）}{11m}×100%$，故答案為：$\frac{21（b-a）}{11m}×100%$；
（6）堿石灰與大氣相通，堿石灰能吸收空氣中的二氧化碳和水蒸氣，所以應在堿石灰后面再連接一個裝有堿石灰的裝置．故答案為：在B之后再接一個阻止空氣中水和二氧化碳進入B的裝置．

點評 本題主要目的是測定二氧化碳氣體的質量，但二氧化硫也能被堿石灰吸收，所以在吸收二氧化碳氣體前應將二氧化硫氣體除盡，除去二氧化硫氣體一般用酸性高錳酸鉀溶液或溴水，再用品紅溶液檢驗二氧化硫氣體是否除盡．