Question

3．有一含NaCl、Na₂CO₃•10H₂O和NaHCO₃的混合物，某同學設計如下實驗，通過測量反應前后C、D裝置質量的變化，測定該混合物中各組分的質量分數．

（1）加熱前通入空氣的目的是趕走裝置中含有水蒸氣和二氧化碳的空氣．
（2）裝置C、D中盛放的試劑為CCaCl₂（或P₂O₅等）、D堿石灰．
（3）若將A裝置換成盛放NaOH溶液的洗氣瓶，則測得的NaCl含量將偏低（填“偏高”、“偏低”或“無影響”，下同）；若B中反應管右側有水蒸氣冷凝，則測定結果中NaHCO₃的含量將無影響；若撤去E裝置，則測得Na₂CO₃•10H₂O的含量將偏低．
（4）若樣品質量為25.0g，反應后C、D增加的質量分別為9.9g、2.2g，由此可知混合物中NaHCO₃的質量分數為33.6%．

Answer 1

分析 將混合物加熱會產生H₂O（g）、CO₂等氣體，應在C、D中分別吸收，由干燥劑的性質知應先吸收水，再吸收二氧化碳，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（Na₂CO₃•10H₂O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Na₂CO₃•10H₂O的質量，從而求出NaCl的質量；故應在實驗前想法趕出裝置中的空氣，關鍵操作應是趕B中的空氣，所以關閉b，打開a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影響實驗效果，
根據以上分析進行解答（1）（2）（3）；
（4）裝置D中增加的質量為二氧化碳的質量，根據反應方程式2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O計算出碳酸氫鈉的質量，再計算出碳酸氫鈉的質量分數．

解答 解：（1）本實驗中需要分別測定反應生成的二氧化碳和水的質量，所以實驗前必須將裝置中的水蒸氣和二氧化碳趕走，避免影響測定結果；操作方法為：關閉b，打開a，緩緩通入空氣，直至a處出來的空氣不再使澄清石灰水變渾濁為止，
故答案為：趕走裝置中含有水蒸氣和二氧化碳的空氣；
（2）裝置C吸收Na₂CO₃•10H₂O和NaHCO₃分解生成的水蒸氣，可以使用無水CaCl₂、P₂O₅等；裝置D吸收碳酸氫鈉分解生成的二氧化碳，可以用堿石灰，
故答案為：CaCl₂（或P₂O₅等）；堿石灰；
（3）若將A裝置換成盛放NaOH溶液的洗氣瓶，則m（H₂O）增加，使Na₂CO₃•10H₂O和NaHCO₃的含量偏高，NaCl的含量偏低；若B中反應管右側有水蒸氣冷凝，測定碳酸鈉的質量是根據裝置D中質量變化計算的，與水蒸氣的量無關，則測定結果中NaHCO₃的含量不變； E中堿石灰可防止外界空氣中的H₂O（g）、CO₂進入裝置D，若撤去E裝置，則測定的碳酸氫鈉的質量偏大，碳酸氫鈉分解生成水的質量偏高，而Na₂CO₃•10H₂O的測定是根據生成水的總質量計算的，則測得Na₂CO₃•10H₂O的含量將偏低，
故答案為：偏低；無影響；偏低；
（4）若樣品質量為25.0g，反應后C、D增加的質量分別為9.9g、2.2g，則碳酸氫鈉分解生成的二氧化碳的質量為2.2g，
2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O
 168              44
m（NaHCO₃）       2.2g
m（NaHCO₃）=$\frac{168×2.2g}{44}$=8.4g，
混合物中NaHCO₃的質量分數為：$\frac{8.4g}{25.0g}$×100%=33.6%，
故答案為：33.6%．

點評 本題綜合考查元素化合物性質、測定混合物中各成分的質量分數，題目難度中等，解題時必須結合實驗裝置和物質的性質進行綜合分析，綜合考查學生實驗能力和分析能力，注意把握物質的性質以及實驗原理．