Question

12．現(xiàn)有一瓶含NaCl雜質(zhì)的Na₂CO₃樣品，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種測(cè)定其純度的方法，裝置如圖1，其中A容器中盛有樣品10.0g，分液漏斗內(nèi)盛有稀硫酸，B容器內(nèi)為堿石灰固體．

（1）該同學(xué)重復(fù)操作了三次，每次操作均正確，且裝置不漏氣，可是結(jié)果數(shù)據(jù)出現(xiàn)了較大偏差（容器內(nèi)反應(yīng)均完全，裝置內(nèi)空氣的影響忽略不計(jì)），請(qǐng)你分析可能的原因①A中產(chǎn)生的CO₂氣體未全部進(jìn)入B；②CO₂中混有的少量水蒸氣進(jìn)入B；③B吸收了空氣中的水蒸氣、CO₂．
（2）通過仔細(xì)分析，該同學(xué)重新設(shè)計(jì)了一套實(shí)驗(yàn)裝置如圖3，請(qǐng)回答有關(guān)問題：
（可供選擇的試劑還有Zn片、濃硫酸、NaOH溶液、CaCO₃固體、蒸餾水）

①該套裝置未畫完整，請(qǐng)?jiān)谀阏J(rèn)為需要補(bǔ)充裝置的虛框內(nèi)畫出合適的簡(jiǎn)圖，并注明試劑．
②A裝置的廣口瓶中應(yīng)加入的試劑是Zn片和蒸餾水；該裝置的作用是利用A中生成的H₂將C中的CO₂全部排入E中被堿石灰吸收．
③如果實(shí)驗(yàn)后測(cè)得E裝置質(zhì)量增重3.52g，則該Na₂CO₃試樣的純度為84.8%．
（3）測(cè)定該Na₂CO₃試樣純度的方法有多種，請(qǐng)你利用不同的反應(yīng)原理再設(shè)計(jì)一套方案．
要求寫出實(shí)驗(yàn)操作流程和試樣中Na₂CO₃純度的表達(dá)式．（試劑任選）
操作流程按下列圖4所示表述：

1操作流程為（圖5）：

②實(shí)驗(yàn)時(shí)稱量樣品的質(zhì)量為a克，所測(cè)物質(zhì)的質(zhì)量為b克，該試樣中Na₂CO₃純度的表達(dá)式為：$\frac{53b}{50a}$．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)空氣中的二氧化碳和水也會(huì)與堿石灰反應(yīng)，堿石灰會(huì)吸收水分和二氧化碳，以及裝置內(nèi)的氣體也會(huì)使實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差進(jìn)行分析；
（2）①根據(jù)濃硫酸有吸水性，所以進(jìn)入堿石灰之前，需要先用濃硫酸將水蒸氣吸收，還要防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進(jìn)入堿石灰中進(jìn)行分析；
②根據(jù)題中所給的濃硫酸需要稀釋，實(shí)驗(yàn)室用鋅和稀硫酸反應(yīng)生成氫氣，氫氣可以將二氧化碳排出，減小實(shí)驗(yàn)誤差進(jìn)行分析；
③根據(jù)E裝置質(zhì)量增重的3.52g就是二氧化碳的質(zhì)量，然后利用化學(xué)方程式計(jì)算出碳酸鈉的質(zhì)量，進(jìn)而求出質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（3）①根據(jù)碳酸鈉和氯化鈣反應(yīng)會(huì)生成碳酸鈣沉淀，通過沉淀的質(zhì)量計(jì)算出碳酸鈉的質(zhì)量，再求出質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
②根據(jù)碳酸鈉和氯化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉，結(jié)合題中的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算．

解答 解：（1）空氣中的二氧化碳和水也會(huì)與堿石灰反應(yīng)，堿石灰會(huì)吸收水分和二氧化碳，以及裝置內(nèi)的氣體也會(huì)使實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差，所以結(jié)果數(shù)據(jù)出現(xiàn)了較大偏差，可能的原因是：①A中產(chǎn)生的CO₂氣體未全部進(jìn)入B；②CO₂中混有的少量水蒸氣進(jìn)入B；③B吸收了空氣中的水蒸氣、CO₂；
（2）①濃硫酸有吸水性，所以進(jìn)入堿石灰之前，需要先用濃硫酸將水蒸氣吸收，還要防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進(jìn)入堿石灰中，所以需要補(bǔ)充裝置的虛框內(nèi)畫出合適的簡(jiǎn)圖為：；
②題中所給的濃硫酸需要稀釋，實(shí)驗(yàn)室用鋅和稀硫酸反應(yīng)生成氫氣，氫氣可以將二氧化碳排出，減小實(shí)驗(yàn)誤差，所以A裝置的廣口瓶中應(yīng)加入的試劑是：Zn片和蒸餾水，該裝置的作用是：利用A中生成的H₂將C中的CO₂全部排入E中被堿石灰吸收；
③設(shè)參加反應(yīng)的碳酸鈉的質(zhì)量為x，
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106                     44
  x                    3.52g
   $\frac{106}{x}$=$\frac{44}{3.52g}$
    x=8.48g
所以該Na₂CO₃試樣的純度為：$\frac{8.48g}{10g}$×100%=84.8%；
（3）①碳酸鈉和氯化鈣反應(yīng)會(huì)生成碳酸鈣沉淀，通過沉淀的質(zhì)量計(jì)算出碳酸鈉的質(zhì)量，再求出質(zhì)量分?jǐn)?shù)，所以操作流程是：；
②實(shí)驗(yàn)時(shí)稱量樣品的質(zhì)量為a克，所測(cè)物質(zhì)的質(zhì)量為b克，所以碳酸鈣質(zhì)量為b，設(shè)參加反應(yīng)的碳酸鈉質(zhì)量為y，所以
CaCl₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaCl
      106    100
       y       bg
     $\frac{106}{y}$=$\frac{100}{bg}$
     y=$\frac{53b}{50}$g
所以碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{\frac{53b}{50}g}{ag}$×100%=$\frac{53b}{50a}$．
故答案為：（1）①A中產(chǎn)生的CO₂氣體未全部進(jìn)入B；②CO₂中混有的少量水蒸氣進(jìn)入B；③B吸收了空氣中的水蒸氣、CO₂；
（2）①


②Zn片和蒸餾水，利用A中生成的H₂將C中的CO₂全部排入E中被堿石灰吸收；
③84.8%；
（3）①

②$\frac{53b}{50a}$．

點(diǎn)評(píng) 在解此類題時(shí)，首先分析題中考查的問題，然后結(jié)合學(xué)過的知識(shí)和題中所給的提示進(jìn)行解答．