Question

16．過碳酸鈉（ Na₂CO₄）是一種很好的供氧劑，其與稀鹽酸反應的化學方程式為：2Na₂CO₄+4HCl═4NaCl+2CO₂+O₂+2H₂O．市售過碳酸鈉一般都含有碳酸鈉，為測定某過碳酸鈉樣品（只含Na₂CO₄和Na₂CO₃）的純度，某化學興趣小組采用以下兩種方案實施：
方案一：[樣品]$\stackrel{操作①}{→}$[樣品m₁g]$→_{操作②}^{稀鹽酸}$[溶液]$\stackrel{操作③}{→}$[固體]$\stackrel{操作①}{→}$[固體m₂g]
（1）操作①和③的名稱分別為稱量、蒸發結晶
（2）上述操作中，使用到玻璃棒的有②③（填操作序號）
（3）請簡述操作③的操作過程得到的溶液在蒸發皿中加熱蒸發，用玻璃棒不斷攪拌到大量晶體析出，停止加熱靠余熱蒸發剩余的水分得到氯化鈉固體
方案二：按如圖安裝好實驗裝置，Q為一塑料氣袋，隨意取適量樣品于其中，打開分液漏斗活塞，將稀鹽酸滴人氣袋中至充分反應．
（4）為測定反應生成氣體的總體積，滴稀鹽酸前必須關閉K₁、K₂，打開K₃（填“K₁”、“K₂”或“K₃”）．導管a的作用是平衡分液漏斗上下的壓強使順利流下．
（5）當上述反應停止后，使K₁、K₃處于關閉狀態，K₂處于打開狀態，再緩緩打開K_l． B中裝的固體試劑是堿石灰，為何要緩緩打開K1？讓生成的二氧化碳能充分被b中堿石灰吸收，使量筒內收集到純凈的氧氣．
（6）實驗結束時，量筒I中有xmL水，量筒Ⅱ中收集到了ymL氣體，則樣品中過碳酸鈉的質量分數是$\frac{122y}{53x-37y}$．

Answer 1

分析 方案一：（1）樣品稱量可以得到樣品質量為m₁g，加入稀鹽酸溶解后，過濾得到溶液為氯化鈉溶液，蒸發濃縮結、冷卻結晶、洗滌、干燥得到氯化鈉，稱量得到固體氯化鈉的質量為m₂g；
（2）溶解、蒸發結晶需要用到玻璃棒；
（3）操作③是從溶液中獲得晶體；
（4）反應產生的CO₂、O₂使氣球變大，將廣口瓶中氣體排出，水進入量筒Ⅰ中，所以量筒Ⅰ中水的體積即為產生的CO₂、O₂的體積；為使分液漏斗內液體順利流下，應是分液漏斗內外壓強相等；
（5）用堿石灰吸收二氧化碳，量筒Ⅱ中排出液態的體積為氧氣體積，氣流速度太快，不利于二氧化碳吸收；
（6）根據生成氧氣的體積計算過碳酸鈉反應生成二氧化碳的體積，結合二氧化碳的總體積可以計算碳酸鈉反應生成二氧化碳的體積，根據二氧化碳的可以起到過碳酸鈉與碳酸鈉的物質的量之比，進而計算過碳酸鈉的質量分數．

解答 解：樣品稱量可以得到樣品質量為m₁g，加入稀鹽酸溶解后，過濾得到溶液為氯化鈉溶液，蒸發濃縮結、冷卻結晶、洗滌、干燥得到氯化鈉，稱量得到固體氯化鈉的質量為m₂g．
（1）操作①為稱量固體質量，操作③為結晶得到氯化鈉固體，
故答案為：稱量；蒸發結晶；
（2）固體溶解需要玻璃棒攪拌加速溶解，溶液中得到溶質固體需要在蒸發皿中加熱蒸發結晶，過程中需要玻璃棒攪拌，受熱均勻，上述操作中，使用到玻璃棒的有②③，
故答案為：②③；
（3）溶液中得到溶質固體的方法是加熱蒸發結晶析出，具體操作為：得到的溶液在蒸發皿中加熱蒸發，用玻璃棒不斷攪拌到大量晶體析出，停止加熱靠余熱蒸發剩余的水分得到氯化鈉固體，
故答案為：得到的溶液在蒸發皿中加熱蒸發，用玻璃棒不斷攪拌到大量晶體析出，停止加熱靠余熱蒸發剩余的水分得到氯化鈉固體；
（4）反應產生的CO₂、O₂使氣球變大，將廣口瓶中氣體排出，水進入量筒Ⅰ中，所以量筒Ⅰ中水的體積即為產生的CO₂、O₂的體積，所以滴稀H₂SO₄前必須關閉K₁、K₂打開K₃，為使分液漏斗內液體順利流下，應是分液漏斗內外壓強相等，所以導管a的作用是平衡分液漏斗上下的壓強使順利流下，
故答案為：K₁、K₂；K₃； 平衡分液漏斗上下的壓強使順利流下；
（5）用堿石灰吸收二氧化碳，量筒Ⅱ中排出液態的體積為氧氣體積，緩緩打開K₁，讓生成的二氧化碳能充分被b中堿石灰吸收，使量筒內收集到純凈的氧氣，
故答案為：堿石灰；讓生成的二氧化碳能充分被b中堿石灰吸收，使量筒內收集到純凈的氧氣；
（6）量筒I中有xmL水，則CO₂、O₂的總體積為xmL，量筒Ⅱ中收集到了ymL氣體，則O₂總體積為y mL，則反應2Na₂CO₄+4HCl═4NaCl+2CO₂+O₂+2H₂O，生成的二氧化碳為2y mL，碳酸鈉反應生成二氧化碳為（x-y-2y）=（x-3y） mL，生成二氧化碳物質的量之比為2y：（x-3y），則Na₂CO₄與碳酸鈉的物質的量之比為2y：（x-3y），故樣品中過碳酸鈉的質量分數是$\frac{2y×122}{2y×122+（x-3y）×106}$=$\frac{122y}{53x-37y}$，
故答案為：$\frac{122y}{53x-37y}$．

點評 本題考查了物質含量的實驗測定方法，關鍵是理解測定原理，定量實驗中盡可能減小誤差，（6）中計算為易錯點，注意測量氣體的體積不一定是標況下，題目難度中等．