Question

3．已知某純堿試樣中含有NaCl雜質，為測定試樣中純堿的質量分數，可用圖中的裝置進行實驗．（提示：堿石灰是生石灰與氫氧化鈉的混合物，可以吸收水和二氧化碳）

主要實驗步驟如下：
①按圖組裝儀器，并檢驗裝置的氣密性
②將10.0g試樣放入錐形瓶中，加適量蒸餾水溶解，得到試樣溶液
③稱量盛有堿石灰的U型管的質量，得到20.0g
④從分液漏斗滴入6mol•L^-1的硫酸，直到不再產生氣體時為止
⑤從導管A處緩緩通入一定量的空氣
⑥再次稱量盛有堿石灰的U型管的質量，得到22.0g
⑦重復步驟⑤和⑥的操作，直到U型管的質量基本不變，為22.2g
請填空和回答問題：
（1）裝置中干燥管B的作用防止空氣中的CO₂和水氣進入U型管中．如果沒有連接該干燥管，測試的結果偏高（填偏高、偏低或不變）．
（2）如果將分液漏斗中的硫酸換成濃度相同的鹽酸，測試的結果偏高（填偏高、偏低或不變）．
（3）步驟⑤的目的是把反應產生的CO₂全部導入U型管中，如果沒有進行步驟⑤的操作，測試的結果偏低（填偏高、偏低或不變）．
（4）試樣中純堿的質量分數為53%．

Answer 1

分析 （1）由于空氣中也有二氧化碳和水分，干燥管B的作用就是不讓它們進入的，如果沒有連接該干燥管，則測量出的二氧化碳的質量偏大，據此分析；
（2）根據鹽酸的揮發性考慮；
（3）由于反應完了錐形瓶中存留有二氧化碳，鼓入一定量的空氣就是為了驅趕它們的，如果沒有進行步驟⑤的操作，則測量出的二氧化碳的質量偏小，據此分析；
（4）根據U型管的質量的增加量就是生成的二氧化碳的質量，根據二氧化碳的質量算出碳酸鈉的質量，再用碳酸鈉的質量除以樣品質量即可．

解答 解：（1）U型管中的堿石灰是為了吸收反應生成的二氧化碳，但空氣中也存在二氧化碳，干燥管B的作用就是防止空氣中的二氧化碳和水分進入U型管，對結果產生誤差，如果沒有連接該干燥管，則測量出的二氧化碳的質量偏大，根據二氧化碳計算出的碳酸鈉的質量分數也就偏高，
故答案為：防止空氣中的CO₂和水氣進入U型管中；偏高；
（2）由于鹽酸具有揮發性，也會隨著二氧化碳進入U型管，被誤認為是二氧化碳，所以二氧化碳的質量偏大，算出的碳酸鈉的質量也會偏大的，所以結果會偏大；
故答案為：偏高；
（3）由于反應完了錐形瓶中存留有二氧化碳，鼓入一定量的空氣就是將殘留的二氧化碳完全排入U型管，如果沒有進行步驟⑤的操作，則測量出的二氧化碳的質量偏小，根據二氧化碳計算出的碳酸鈉的質量分數也就偏低，
故答案為：把反應產生的CO₂全部導入U型管中；偏低；
（4）根據實驗步驟中的數據，生成二氧化碳的質量為22.2g-20g=2.2g，設需要碳酸鈉的質量為X則：
Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106                     44
X                      2.2g
列比例式$\frac{106}{X}$=$\frac{44}{2.2g}$；
解得X=5.3g；
所以試樣中純堿的質量分數為$\frac{5.3}{10}$×100%=53%，
故答案為：53%．

點評 本題考查了物質組成定量測定的實驗方案設計和分析判斷，主要考查鈉及其化合物的性質應用，容易出錯的地方是不設計干燥管B，忘記空氣中的二氧化碳和水分也能夠進入U型管中，會使結果偏大，題目難度中等．