Question

12．某純堿樣品中含有少量氯化鈉，現(xiàn)欲測定其碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：

【實(shí)驗(yàn)原理】
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
通過實(shí)驗(yàn)測定反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳的質(zhì)量，即可求得原樣品中碳酸鈉的質(zhì)量，進(jìn)而求得碳酸鈉在樣品中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
【實(shí)驗(yàn)裝置】如圖所示
【實(shí)驗(yàn)步驟】
①如圖連接裝置（除B、C外）并加入所需藥品．
②稱量并記錄B的質(zhì)量（m₁）．（稱量時(shí)注意封閉B的兩端．）
⑧按動(dòng)鼓氣球，持續(xù)約1分鐘．
④連接上B、C．
⑤打開分液漏斗F的活塞，將稀硫酸快速加入D中后，關(guān)閉活塞．
⑥按動(dòng)鼓氣球，持續(xù)約1分鐘．
⑦稱量并記錄B的質(zhì)量（m₂）．（稱量時(shí)注意封閉B的兩端及E右端的出口．）
⑧計(jì)算．
（1）已知堿石灰的主要成分是氫氧化鈣和氫氧化鈉，則干燥管A的作用：除去鼓入空氣中的二氧化碳；干燥管C的作用是防止空氣中的二氧化碳和水進(jìn)入B中影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果；
E裝置的作用是防止D中的水蒸氣進(jìn)入B中．
步驟③中鼓氣的目的是用除去二氧化碳的空氣趕走體系中的二氧化碳；步驟⑥中鼓氣的目的是用除去二氧化碳的空氣將反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳全部趕入B中；
本實(shí)驗(yàn)?zāi)芊裢瑫r(shí)省略③、⑥兩個(gè)步驟？不能，原因是①空氣中含少量二氧化碳、②反應(yīng)后裝置中殘留二氧化碳均會(huì)造成結(jié)論偏差．
（2）若所取樣品的質(zhì)量為5g，為確保實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，分液漏斗F中至少要盛放10%的稀硫酸
（密度為1.07g/mL）43.0mL，若m₁為51.20g，m₂為53.18g，樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95.4%．

Answer 1

分析 要測定碳酸鈉的含量，可以通過與酸反應(yīng)生成的二氧化碳的質(zhì)量進(jìn)行求算，而要測定二氧化碳的質(zhì)量，需排除空氣中二氧化碳和水蒸氣對生成的二氧化碳的質(zhì)量的影響，除去二氧化碳使用的是氫氧化鈉溶液，除去水使用的是濃硫酸．

解答 解：（1）干燥管A可以吸收鼓氣球中鼓入的空氣中的二氧化碳，避免對干燥管B的質(zhì)量增加造成干擾；干燥管Ⅱ在干燥管I之后，能阻止空氣中的二氧化碳和水進(jìn)入干燥管，E中盛有的是濃硫酸，具有吸水性，能將水分吸除，排除水分對生成二氧化碳質(zhì)量的影響；步驟③中鼓氣的目的是用除去二氧化碳的空氣趕走體系中的二氧化碳，步驟⑥鼓入空氣是利用壓力差使產(chǎn)生的二氧化碳全部被排出，要測定二氧化碳的質(zhì)量，需排除空氣中二氧化碳對生成的二氧化碳的質(zhì)量的影響；本實(shí)驗(yàn)不能同時(shí)省略③、⑥兩個(gè)步驟，否則會(huì)給實(shí)驗(yàn)帶來誤差．
（2）當(dāng)5克樣品全部為碳酸鈉時(shí)，耗硫酸最多，設(shè)所需硫酸的質(zhì)量為x
Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106     98 
 5g      x
$\frac{106}{98}=\frac{5g}{x}$
x=4.6g
故至少要盛放10%的稀硫酸（密度為1.07g/mL）的體積為：
V=$\frac{\frac{4.6g}{10%}}{1.07g/mL}$≈43.0mL
根據(jù)所測數(shù)據(jù)，生成二氧化碳的質(zhì)量為（m₂-m₁）=1.98g，設(shè)碳酸鈉的質(zhì)量為y，則有
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+CO₂↑+H₂O
106                44
 y                1.98g       
$\frac{106}{44}=\frac{y}{1.98g}$
x=4.77g
所以純堿樣品純度為：$\frac{4.77g}{5g}$×100%=95.4%
故答案為：
（1）除去鼓入空氣中的二氧化碳；防止空氣中的二氧化碳和水進(jìn)入B中影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果；防止D中的水蒸氣進(jìn)入B中；用除去二氧化碳的空氣趕走體系中的二氧化碳；用除去二氧化碳的空氣將反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳 全部趕入B中；不能；①空氣中含少量二氧化碳、②反應(yīng)后裝置中殘留二氧化碳均會(huì)造成結(jié)論偏差．
（2）43.0；95.4%．

點(diǎn)評 本題考查了碳酸鈉含量的測定，完成此題，可以依據(jù)生成的二氧化碳的質(zhì)量進(jìn)行求算，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，要保證生成的二氧化碳的質(zhì)量準(zhǔn)確．