Question

【題目】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)量分數(shù)），組內(nèi)一同學(xué)設(shè)計了如下實驗：

【設(shè)計實驗方案】實驗裝置（如圖2所示，固定裝置略去）：

需要測定的實驗數(shù)據(jù)：純堿樣品的質(zhì)量；實驗前后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 。為了保證純堿樣品中的碳酸鈉完全反應(yīng)，其操作是 。

（2）B裝置的作用是 ；C裝置的化學(xué)方程式是 ；

（3）補充D裝置 （簡要敘述或畫出裝置示意圖）。

【交流與表達】

（4）有同學(xué)認為圖2所示實驗裝置會造成測得純堿的純度偏低，原因是 。

（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 。

②反應(yīng)后，用圖1裝置鼓入空氣的作用是 。

③在A裝置中的反應(yīng)發(fā)生時，開關(guān)K處于關(guān)閉狀態(tài)，其原因是 。

【數(shù)據(jù)處理】

（6）稱得純堿樣品的質(zhì)量為10.8g，實驗前、后C裝置的總質(zhì)量分別為75.2g和79.6g，純堿的純度為 %（計算結(jié)果保留小數(shù)點后1位）。

【反思與評價】

（7）能否用稀鹽酸代替稀硫酸？同學(xué)們經(jīng)過討論認為不能，理由是 。

（8）改進后的實驗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 。

Answer 1

【答案】（1） Na2CO3+H4SO4=Na4SO4+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+ H2O

（3）裝NaOH固體的球形管

（4）A、B裝置中殘留的CO2 氣體未被裝置C中的NaOH 吸收

（5）① 用不含二氧化碳的空氣排出A、B裝置中原有的空氣 ②用不含二氧化碳的空氣排出殘留在A、B裝置中的 CO2 ③避免圖1裝置吸收反應(yīng)產(chǎn)生的部分二氧化碳氣體（6） 98.1（7） 稀鹽酸揮發(fā)出氯化氫氣體被裝置C吸收，影響實驗測定（8）避免A、B裝置中原有空氣所含二氧化碳氣體對實驗的干擾

【解析】

試題分析：（1）碳酸鈉能與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鈉、水和二氧化碳：Na2CO3+H4SO4=Na4SO4+H2O+CO2↑；該反應(yīng)的現(xiàn)象是產(chǎn)生大量的氣泡，逐滴滴入稀硫酸至不再產(chǎn)生氣泡，說明碳酸鈉已經(jīng)完全反應(yīng)；

（2）該實驗中主要是通過測定生成的二氧化碳的量來計算碳酸鈉的質(zhì)量，生成的二氧化碳中含有少量的水蒸汽，故要通過濃硫酸進行干燥；C裝置是氫氧化鈉，氫氧化鈉可吸收二氧化碳生成碳酸鈉和水：

2NaOH + CO2 = Na2CO3+ H2O；由于空氣中也含有二氧化碳，故要排出空氣中二氧化碳的干擾，即要連接一裝NaOH固體的球形管來吸收空氣的二氧化碳；

（4）由于A、B裝置中殘留的CO2 氣體未被裝置C中的NaOH 吸收，故會導(dǎo)致測定的碳酸鈉的質(zhì)量偏��；

（5）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A、B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A、B裝置中的 CO2，使二氧化碳被充分吸收；

③在A裝置中的反應(yīng)發(fā)生時，為避免圖1裝置吸收反應(yīng)產(chǎn)生的部分二氧化碳氣體導(dǎo)致測定的二氧化碳的含量偏低；

（6）氫氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知裝置中增加的質(zhì)量即為生成的二氧化碳的質(zhì)量。利用化學(xué)方程式，根據(jù)反應(yīng)的質(zhì)量比即可計算出碳酸鈉的質(zhì)量。

生成的二氧化碳的質(zhì)量=79.6g-75.2g=4.4g ；

設(shè)樣品中碳酸鈉的質(zhì)量為x；

Na2CO3+H4SO4=Na4SO4+H2O+CO2↑

106 44

X 4.4g

106／44 =x／4.4g x=10.6g

樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)=10.6g／10.6g ×100% =98.1% ；

（7）由于鹽酸具有揮發(fā)性，會揮發(fā)出氯化氫氣體會被氫氧化鈉吸收，導(dǎo)致測定的二氧化碳的質(zhì)量偏大，即導(dǎo)致碳酸鈉的質(zhì)量偏大；

（8）改進后的裝置能避免A、B裝置中原有空氣所含二氧化碳氣體對實驗的干擾，能準(zhǔn)確。