Question

工業上用侯氏制堿法可制得碳酸氫鈉晶體，該反應原理可以用以下化學方程式表示：
NH₃+CO₂+H₂O+NaCl（飽和）=NaHCO₃（晶體）↓+NH₄Cl
某興趣小組欲測定上述反應所制得的樣品中碳酸氫鈉的純度，設計了如下兩種方案：
（1）方案一：取wg樣品按如圖裝置（氣密性完好）進行實驗．
①裝置B的作用是______
②裝置D的作用是______
③實驗中需要稱量的裝置是______（填寫字母）
（2）方案二：取wg樣品溶于水后，進行下圖所示實驗：

①試劑X是______；
②步驟②加入CaCl₂溶液后的主要操作包括______、洗滌、______、稱量
③樣品中碳酸氫鈉的純度為______（用含w、m的代數式表示）．
（3）上述方案一測定的結果偏小，可能的原因是______．

Answer 1

解：（1）由圖可知，該實驗方案為：加熱分解碳酸氫鈉樣品，通過C裝置增重測定是二氧化碳的質量，進而計算碳酸氫鈉的質量，計算其質量分數，故加入C裝置的氣體應干燥，裝置B應是吸收水蒸氣，由于堿石灰可以吸收空氣中的二氧化碳與水蒸氣，D裝置目的防止空氣中的二氧化碳和水蒸汽進入C中影響二氧化碳質量的測定，
①由上述分析的實驗原理可知，裝置B的作用是：吸收水蒸汽，
故答案為：吸收水蒸汽；
②由上述分析的實驗原理可知，裝置D的作用是：防止空氣中的二氧化碳和水蒸汽進入C中，
故答案為：防止空氣中的二氧化碳和水蒸汽進入C中；
③由上述分析的實驗原理可知，通過C裝置增重測定是二氧化碳的質量，實驗中需要稱量的裝置是C，
故答案為：C；
（2）由方案圖可知，該實驗方案為：將碳酸氫鈉轉化為碳酸鹽，碳酸鹽與氯化鈣反應生成碳酸鈣沉淀，過量、洗滌、干燥稱量碳酸鈣沉淀質量，根據碳酸鈣的質量計算碳酸氫鈉的質量，進而計算質量分數，
①試劑X將碳酸氫鈉轉化為碳酸鹽，故試劑X為氫氧化鈉溶液，
故答案為：NaOH溶液；
②步驟②加入CaCl₂溶液后生成碳酸鈣沉淀，并把沉淀與溶液分離獲得碳酸鈣沉淀，得到碳酸鈣的具體質量，故主要操作包括過濾、洗滌、干燥、稱量，
故答案為：過濾、干燥；
③得到碳酸鈣的質量為mg，根據碳元素守恒可知，碳酸氫鈉的物質的量==0.01m mol，故樣品中碳酸氫鈉質量為0.01m mol×84g/mol=0.84m g，故碳酸氫鈉的純度為×100%=×100%，
故答案為：×100%；
（3）方案一中裝置中會殘留CO₂氣體，生成的CO₂氣體不能完全被裝置C中的堿石灰吸收，導致測定二氧化碳的質量偏小，計算測定的碳酸氫鈉的質量分數偏小，
故答案為：裝置中會殘留CO₂氣體，生成的CO₂氣體不能完全被裝置C中的堿石灰吸收．
分析：（1）由圖可知，該實驗方案為：加熱分解碳酸氫鈉樣品，通過C裝置增重測定是二氧化碳的質量，進而計算碳酸氫鈉的質量，計算其質量分數，故加入C裝置的氣體應干燥，裝置B應是吸收水蒸氣，由于堿石灰可以吸收空氣中的二氧化碳與水蒸氣，D裝置目的防止空氣中的二氧化碳和水蒸汽進入C中影響二氧化碳質量的測定；
（2）由方案圖可知，該實驗方案為：將碳酸氫鈉轉化為碳酸鹽，碳酸鹽與氯化鈣反應生成碳酸鈣沉淀，過量、洗滌、干燥稱量碳酸鈣沉淀質量，根據碳酸鈣的質量計算碳酸氫鈉的質量，進而計算質量分數，故試劑X為氫氧化鈉溶液；
（3）方案一中裝置中會殘留CO₂氣體，生成的CO₂氣體不能完全被裝置C中的堿石灰吸收．
點評：本題考查化學實驗，涉及對實驗方案的理解、對裝置的分析評價、物質的分離提純、數據處理與誤差分析等，難度中等，是對知識的綜合利用，較好的考查學生的綜合能力，理解實驗方案是關鍵．