Question

15．某學生實驗興趣小組擬用圖1裝置來完成“NaHCO₃和NaCl混合物中NaHCO₃含量的測定”的實驗．

（1）各儀器接口連接順序是a、b、c、d（用接口字母填寫）．
（2）該裝置連接好而未裝藥品前，檢驗氣密性的操作是在②中加水浸沒長導管，關閉分液漏斗活塞，用手握住圓底燒瓶（或酒精燈微熱），若②中長導管內液面上升，則說明氣密性好；或在③中加水浸沒導管，關閉分液漏斗活塞，用酒精燈微熱，若③中導管口產生均勻的氣泡，停止加熱后，導管末端形成一段水柱且保持一段時間不下降，則說明氣密性好．
（3）甲同學認為上述方法誤差較大，提出如下改進措施，你認為可行的有BD．（填序號）
A．在滴入鹽酸之前，應排凈裝置內的CO₂氣體
B．在裝置①中稀鹽酸換成稀硫酸，裝置②中水換成飽和NaHCO₃溶液
C．在裝置②中水換成飽和Na₂CO₃溶液
D．滴加鹽酸不宜過快
（4）乙同學認為在裝置②③之間的導管內會積存水，使測定結果不準，從而改用圖2裝置．假定滴定管起始讀數為V₁mL，終了讀數為V₂mL，而注射器測定排出的氣體為V₃mL（標準狀況下），混合物樣品質量為m g，則原混合物中NaHCO₃的質量分數的表達式為$\frac{84（{V}_{3}+{V}_{1}-{V}_{2}）}{22400m}×100%$．（用含V₁、V₂、V₃、m的式子表示）．
（5）丙同學改用圖3裝置，通過測定燒杯的質量．你認為乙、丙兩同學的方案中，誰的方案更合理乙同學，理由是：丙同學的方案中，生成的CO₂沒有全被NaOH溶液吸收．

Answer 1

分析 （1）NaHCO₃和NaCl混合物中NaHCO₃含量的測定，利用的原理是加入只組成鹽酸反應用排水量氣法測定生成二氧化碳的體積，進行計算碳酸氫鈉含量，量氣裝置導氣管短進長出；
（2）連接裝置關閉活塞，末端導氣管浸入水中使裝置密閉，微熱改變裝置燒瓶內的壓強，觀察導氣管末端是否有氣泡冒出且停止受熱，導氣管中有一段水柱上升說明裝置氣密性好；
（3）A、測定氣體體積是利用排出液體的液面差和氣體含有雜質無關；
B、在裝置①中稀鹽酸換成稀硫酸，減少氯化氫揮發，裝置②中水換成飽和NaHCO₃溶液減少二氧化碳的溶解；
C、飽和Na₂CO₃溶液會和二氧化碳反應生成碳酸氫鈉；
D、滴加鹽酸過快CO₂，CO₂不能完全被吸收，排出裝置C；
（4）找出二氧化碳的體積，根據碳守恒計算出碳酸氫鈉的物質的量，根據m=nM計算碳酸氫鈉的質量，即可求出碳酸氫鈉的質量分數；
（5）丙同學的方案中，生成的CO₂不能全被NaOH溶液吸收．

解答 解：（1）NaHCO₃和NaCl混合物中NaHCO₃含量的測定，利用的原理是加入鹽酸反應用排水量氣法測定生成二氧化碳的體積，進行計算碳酸氫鈉含生成量，量氣裝置導氣管短進長出，連接順序為：a、b、c、d，
故答案為：a、b、c、d；
（2）連接裝置關閉活塞，末端導氣管浸入水中使裝置密閉，微熱改變裝置燒瓶內的壓強，觀察導氣管末端是否有氣泡冒出且停止受熱，導氣管中有一段水柱上升說明裝置氣密性好，具體步驟為：在②中加水浸沒長導管，關閉分液漏斗活塞，用手握住圓底燒瓶（或酒精燈微熱），若②中長導管內液面上升，則說明氣密性好；或在③中加水浸沒導管，關閉分液漏斗活塞，用酒精燈微熱，若③中導管口產生均勻的氣泡，停止加熱后，導管末端形成一段水柱且保持一段時間不下降，則說明氣密性好，
故答案為：在②中加水浸沒長導管，關閉分液漏斗活塞，用手握住圓底燒瓶（或酒精燈微熱），若②中長導管內液面上升，則說明氣密性好；或在③中加水浸沒導管，關閉分液漏斗活塞，用酒精燈微熱，若③中導管口產生均勻的氣泡，停止加熱后，導管末端形成一段水柱且保持一段時間不下降，則說明氣密性好；
（3）A、測定氣體體積是利用排出液體的液面差和氣體含有雜質無關，故A錯誤；
B、在裝置①中稀鹽酸換成稀硫酸，減少氯化氫揮發，裝置②中水換成飽和NaHCO₃溶液減少二氧化碳的溶解，減少誤差，故B正確；
C、飽和Na₂CO₃溶液會和二氧化碳反應生成碳酸氫鈉，使測定二氧化碳體積減少，故C錯誤；
D、滴加鹽酸過快CO₂，CO₂不能完全被吸收，排出裝置C，滴加鹽酸不宜過快，故D正確；
故答案為：BD；
（4）鹽酸排出的空氣的體積是（V₂-V₁）mL，產生的二氧化碳的體積是V₃-（V₂-V₁），根據碳原子守恒，碳酸氫鈉的物質的量是：$\frac{{V}_{3}-（{V}_{2}-{V}_{1}）}{22400}$mol，原樣品中碳酸氫鈉的質量分數為：$\frac{\frac{{V}_{3}-（{V}_{2}-{V}_{1}）}{22400}×84}{m}$×100%=$\frac{84（{V}_{3}+{V}_{1}-{V}_{2}）}{22400m}×100%$，
故答案為：$\frac{84（{V}_{3}+{V}_{1}-{V}_{2}）}{22400m}×100%$；
（5）丙同學的方案中，生成的CO₂沒有全被NaOH溶液吸收，所以方案更合理得為乙，
故答案為：乙同學；丙同學的方案中，生成的CO₂沒有全被NaOH溶液吸收．

點評 本題考查了物質組成的探究和實驗設計方法分析判斷，主要是氣體體積測定和計算分析，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．