Question

18．某品牌純堿中含有少量氯化鈉．某化學(xué)探究小組為了測定該純堿的純度（即碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)），組內(nèi)一同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：

【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案】實(shí)驗(yàn)裝置（如圖2所示，固定裝置略去）：需要測定的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：純堿樣品的質(zhì)量；實(shí)驗(yàn)前后C裝置（包含氫氧化鈉固體）的質(zhì)量．
（1）A裝置中反應(yīng)化學(xué)方程式是Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑．實(shí)驗(yàn)過程中判斷純堿樣品中的碳酸鈉完全反應(yīng)的依據(jù)是逐滴滴入稀硫酸至不再產(chǎn)生氣泡為止．
（2）B裝置的作用是除去水蒸氣；C 裝置中的化學(xué)方程式是2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂0；
（3）補(bǔ)充D裝置裝氫氧化鈉固體的球形管（簡要敘述）．
【交流與表達(dá)】
（4）有同學(xué)認(rèn)為圖2 所示實(shí)驗(yàn)裝置會造成測得純堿的純度偏低，原因是AB裝置中殘留反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w未被C中的氫氧化鈉吸收．
（5）為了克服圖2 裝置的不足，有同學(xué)提出，還應(yīng)增加圖1 裝置與A 裝置連接（A 裝置中原雙孔橡膠塞換成三孔橡膠塞），在反應(yīng)前、后用圖1 裝置分兩次緩緩鼓入空氣．
①反應(yīng)前，斷開B、C 裝置之間的連接，用圖1 裝置鼓入空氣的作用是用不含二氧化碳的空氣排出AB裝置中原有的空氣．
②反應(yīng)后，用圖1 裝置鼓入空氣的作用是用不含二氧化碳的空氣排出殘留在AB裝置中反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w．
③在A 裝置中的反應(yīng)發(fā)生時(shí)，開關(guān)K 處于關(guān)閉狀態(tài)，其原因是避免圖1裝置吸收反應(yīng)產(chǎn)生的部分二氧化碳?xì)怏w．
【數(shù)據(jù)處理】
（6）稱得純堿樣品的質(zhì)量為10.8g，實(shí)驗(yàn)前、后C裝置的總質(zhì)量分別為75.2g和79.6g，純堿的純度為98.1%%（計(jì)算結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后1位）．
【反思與評價(jià)】
（7）改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置能減少測定的誤差，原因是①反應(yīng)生成的CO₂盡可能被裝置C 吸收；②避免AB裝置中原來空氣中二氧化碳?xì)怏w對實(shí)驗(yàn)的干擾．
（8）能否用鹽酸代替稀硫酸？同學(xué)們經(jīng)過討論認(rèn)為不能，理由是稀鹽酸揮發(fā)出氯化氫氣體，被C裝置吸收，影響實(shí)驗(yàn)測定．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反應(yīng)方程式的寫法和反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象判斷是否反應(yīng)完全；
（2）根據(jù)濃硫酸的吸水性和方程式的寫法考慮；
（3）根據(jù)D裝置的作用考慮；
（4）根據(jù)反應(yīng)結(jié)束后裝置內(nèi)殘留二氧化碳考慮；
（5）①根據(jù)圖1的用途考慮；②根據(jù)氣體將反應(yīng)生成的二氧化碳趕到C裝置考慮；③根據(jù)圖1 中氫氧化鈉可以吸收二氧化碳考慮；
（6）根據(jù)C裝置質(zhì)量的增加量就是生成二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量算出碳酸鈉的質(zhì)量，再除以樣品的質(zhì)量乘以百分之百即可；
（7）根據(jù)改進(jìn)后裝置的優(yōu)點(diǎn)考慮；
（8）根據(jù)鹽酸的揮發(fā)性考慮．

解答 解：（1）反應(yīng)物是Na₂CO₃和H₂SO₄生成物是Na₂SO₄、H₂O和CO₂用觀察法配平，二氧化碳后面標(biāo)上上升符號；因?yàn)樵摲磻?yīng)有氣泡產(chǎn)生，沒有氣泡產(chǎn)生了，說明反應(yīng)完了；
（2）濃硫酸具有吸水性，所以主要是除去二氧化碳中的水蒸氣；C裝置中反應(yīng)的反應(yīng)物是NaOH和CO₂生成物是Na₂CO₃和H₂0，用觀察法配平；
（3）D裝置是防止空氣中的水、二氧化碳進(jìn)入C裝置造成誤差，所以用裝氫氧化鈉固體的球形管就能達(dá)到目的；
（4）反應(yīng)結(jié)束后在AB裝置中會殘留反應(yīng)生成的二氧化碳?xì)怏w未被C中的氫氧化鈉吸收，導(dǎo)致二氧化碳質(zhì)量減少，結(jié)果會偏��；
（5）①鼓入的空氣經(jīng)過了氫氧化鈉，已經(jīng)把空氣中二氧化碳除去，用不含二氧化碳的空氣排出AB裝置中原有的空氣，由于原有的空氣中含有二氧化碳；
②用不含二氧化碳的空氣排出殘留在AB裝置中反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w，使反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳全部被C裝置吸收；
③如果不處于關(guān)閉狀態(tài)，生成的二氧化碳會進(jìn)入圖1被圖1中氫氧化鈉吸收；
（6）C裝置質(zhì)量的增加量就是生成二氧化碳的質(zhì)量，所以生成二氧化碳的質(zhì)量為：79.6g-75.2g=4.4g，設(shè)要生成4.4g二氧化碳需要碳酸鈉質(zhì)量為x則：
Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106                     44
x                       4.4g
$\frac{106}{x}=\frac{44}{4.4g}$
x=10.6g，純堿的純度為$\frac{10.6g}{10.8g}$×100%=98.1%；
（7）改進(jìn)后裝置的優(yōu)點(diǎn)有：反應(yīng)生成的CO₂盡可能被C裝置吸收；避免AB裝置中原來空氣中二氧化碳?xì)怏w對實(shí)驗(yàn)的干擾；
（8）稀鹽酸揮發(fā)出氯化氫氣體，被C裝置吸收，影響實(shí)驗(yàn)測定．
故答案為：
（1）Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑；逐滴滴入稀硫酸至不再產(chǎn)生氣泡為止；
（2）除去水蒸氣；2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂0；
（3）裝氫氧化鈉固體的球形管；
（4）AB裝置中殘留反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w未被C中的氫氧化鈉吸收；
（5）①用不含二氧化碳的空氣排出AB裝置中原有的空氣；②用不含二氧化碳的空氣排出殘留在AB裝置中反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w；③避免圖1裝置吸收反應(yīng)產(chǎn)生的部分二氧化碳?xì)怏w；
（6）98.1%；
（7）稀鹽酸揮發(fā)出氯化氫氣體，被C裝置吸收，影響實(shí)驗(yàn)測定；
（8）避免AB裝置中原來空氣中二氧化碳?xì)怏w對實(shí)驗(yàn)的干擾．

點(diǎn)評 本題容易出錯的地方是第（5）小題，要知道通入不含有二氧化碳空氣的目的，只有將生成的二氧化碳全部吸收才能使結(jié)果更準(zhǔn)確．