Question

5．已知某純堿樣品中含有NaCl雜質，某校化學興趣小組設計了實驗方案測定該樣品中純堿的質量分數

（1）實驗只提供鹽酸、天平、蒸發皿、玻璃棒、鐵架臺（帶鐵夾，鐵圈）甲同學設計了一個方案，實驗中有關化學反應的方程式為Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+CO₂↑+H₂O
甲同學的做法是把蒸發皿放在鐵架臺的鐵圈上，稱量一定質量的樣品于蒸發皿中，稱量此時蒸發皿的質量，然后加入鹽酸中用玻璃棒攪拌到不再生成氣體為止，再稱量蒸發皿的質量，利用兩次稱量的質量差得到生成二氧化碳氣體的質量，結合碳元素守恒計算樣品中碳酸鈉的質量分數
（2）乙同學設計了如圖1所示的實驗裝置，實驗步驟為：
①準確稱量盛有堿石灰的干燥管的質量（設為m₁）
②準確稱取一定量的純堿樣品（設為m₀），并放入廣口瓶中，用分液漏斗緩緩地滴入稀鹽酸，待不再生成氣體后，稱量干燥管的總質量（設為m₂）
乙同學導出計算公式為：（Na₂CO₃）=$\frac{（m_{2}-m_{1}）×53}{m_{0}×22}$×100%，則m₂-m₁表示生成二氧化碳氣體的質量
如果不計稱量誤差，該同學的實驗結果有無誤差？（填“有”、“無”）有如果有是偏大還是偏小偏大（如果無誤差，此空和后面空不用填）產生誤差的主要原因生成的二氧化碳氣體中含水蒸氣，干燥管會吸收空氣中的水蒸氣、二氧化碳氣體
（3）丙同學認為乙同學在實驗裝置設計和實驗藥品上均有缺陷，若要解決乙同學在實驗中出現的問題，可對乙同學的實驗裝置和實驗藥品進行適當改動，請按合理的順序選擇圖2中的儀器，并完成下表：（用大寫字母代表儀器，可重復使用）

選用的儀器
添加的藥品（或必要的操作）

Answer 1

分析 （1）某純堿樣品中含有NaCl雜質，利用鹽酸和碳酸鈉反應生成二氧化碳氣體的原理設計，稱量一定量樣品于蒸發皿中稱量其質量，加入鹽酸到不再生成氣體為止，再稱量蒸發皿的質量，利用兩次質量差得到二氧化碳質量，結合碳元素守恒計算碳酸鈉的質量分數；
（2）如圖1所示的實驗裝置利用分液漏斗向廣口瓶中的樣品中加入鹽酸到不再生成氣體，利用堿石灰吸收生成的二氧化碳，稱量反應前后干燥管的質量得到二氧化碳氣體質量，結合碳元素守恒計算碳酸鈉質量分數；
（3）根據將裝置中生成的二氧化碳利用空氣趕走，保證生成的二氧化碳完全被堿石灰吸收原則進行選擇，空氣中二氧化碳需要通過氫氧化鈉溶液吸收，吸收二氧化碳前需要干燥，最后防止空氣進入干擾二氧化碳質量測定和吸收．

解答 解：（1）實驗只提供鹽酸、天平、蒸發皿、玻璃棒、鐵架臺（帶鐵夾，鐵圈）甲同學設計了一個方案，把蒸發皿放在鐵架臺的鐵圈上，稱量一定質量的樣品于蒸發皿中，稱量此時蒸發皿的質量，然后加入鹽酸中用玻璃棒攪拌到不再生成氣體為止，再稱量蒸發皿的質量，利用兩次稱量的質量差得到生成二氧化碳氣體的質量，結合碳元素守恒計算樣品中碳酸鈉的質量分數，反應的化學方程式為：Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+CO₂↑+H₂O，
故答案為：Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+CO₂↑+H₂O，把蒸發皿放在鐵架臺的鐵圈上，稱量一定質量的樣品于蒸發皿中，稱量此時蒸發皿的質量，然后加入鹽酸中用玻璃棒攪拌到不再生成氣體為止，再稱量蒸發皿的質量，利用兩次稱量的質量差得到生成二氧化碳氣體的質量，結合碳元素守恒計算樣品中碳酸鈉的質量分數；
（2）如圖1所示的實驗裝置利用分液漏斗向廣口瓶中的樣品中加入鹽酸到不再生成氣體，利用堿石灰吸收生成的二氧化碳，稱量反應前后干燥管的質量得到二氧化碳氣體質量，結合碳元素守恒計算碳酸鈉質量分數，（Na₂CO₃）=$\frac{（m_{2}-m_{1}）×53}{m_{0}×22}$×100%，則m₂-m₁表示樣品中碳酸鈉和鹽酸反應生成的二氧化碳質量，如果不計稱量誤差，該同學的實驗結果也有誤差，生成的二氧化碳氣體中的水蒸氣被堿石灰吸收會導致二氧化碳氣體質量增大，干燥管和空氣直接相連會吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳也可以導致測定的二氧化碳質量增大，
故答案為：生成二氧化碳氣體的質量，有，偏大，生成的二氧化碳氣體中含水蒸氣，干燥管會吸收空氣中的水蒸氣、二氧化碳氣體；
（3）按照從左向右的順序，裝置分別是B、C、B、A、A，B中裝有氫氧化鈉溶液，將通入的空氣中的二氧化碳除掉，保證裝置的生成的二氧化碳完全被堿石灰吸收；
C裝置中分液漏斗中選用稀硫酸，避免揮發；B中裝有濃硫酸，用于干燥二氧化碳，避免水分干擾；A裝置中裝有堿石灰，用于測定生成的二氧化碳質量；A裝置裝有堿石灰，用于吸收空氣中的二氧化碳和水，避免影響A中質量，
故答案為：

選用的儀器	B	C	B	A	A
添加的藥品 （必要的操作）	裝有氫氧化鈉溶液，從c通入空氣	分液漏斗裝稀硫酸，錐形瓶內裝樣品溶液	濃硫酸	堿石灰，反應前后分別稱量質量	堿石灰

點評 本題解答此類題型的關鍵是分析實驗目的和探究方法，實驗是通過生成的二氧化碳的質量來測定碳酸鈉樣品的成分含量，所以實驗的成敗在于收集的二氧化碳的質量是否準確，注意測定過程中的干擾問題，題目難度中等．