Question

【題目】有一含 NaCl、Na2CO3·10H2O和NaHCO3的混合物，某同學設(shè)計如圖所示的實驗裝置，通過測量反應產(chǎn)生的CO2和H2O的質(zhì)量，來確定該混合物中各組分的質(zhì)量分數(shù)。

（1）實驗步驟：

①按圖(夾持儀器未畫出)組裝好實驗裝置后，首先進行的操作是_________________。

②稱取樣品，并將其放入硬質(zhì)玻璃管中；稱量裝濃硫酸的洗氣瓶C的質(zhì)量和裝堿石灰的U形管D的質(zhì)量。

③打開活塞K1、K2，關(guān)閉K3，緩緩鼓入空氣數(shù)分鐘，其目的是______________。

④關(guān)閉活塞K1、K2，打開K3，點燃酒精燈加熱至不再產(chǎn)生氣體。裝置B中發(fā)生反應的化學方程式為______________________、_______________。

⑤打開活塞K1，緩緩鼓入空氣數(shù)分鐘，然后拆下裝置，再次稱量洗氣瓶C的質(zhì)量和U形管D的質(zhì)量。

（2）關(guān)于該實驗方案，請回答下列問題。

①如果實驗中沒有E裝置，則會導致測量結(jié)果NaHCO3的質(zhì)量________(填“偏大”、“偏小”或“無影響”)。

②若樣品質(zhì)量為w g，反應后C、D裝置增加的質(zhì)量分別為m1 g、m2 g，則混合物中Na2CO3·10H2O的質(zhì)量分數(shù)為________(用含w、m1、m2的代數(shù)式表示)。

Answer 1

【答案】檢查裝置氣密性 除去裝置中的水蒸氣和二氧化碳 2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑ Na2CO3·10H2ONa2CO3＋10H2O↑ 偏大 ×100%

【解析】

將混合物加熱會產(chǎn)生H2O（g）、CO2等氣體，應在C、D中分別吸收，由干燥劑的性質(zhì)可知，應先吸收水，后吸收二氧化碳，即C中的干燥劑吸水后不能吸收CO2；由D的增重（NaHCO3分解產(chǎn)生的CO2的質(zhì)量）可求出NaHCO3質(zhì)量。由C的增重（Na2CO310H2O分解產(chǎn)生的H2O及已經(jīng)知道的NaHCO3分解產(chǎn)生的H2O的質(zhì)量）可求出Na2CO310H2O的質(zhì)量，從而求出NaCl的質(zhì)量；故應在實驗前想法排出裝置中的空氣，關(guān)鍵操作應是排出B中的空氣，所以打開活塞K1、K2，關(guān)閉K3，就成為操作的關(guān)鍵，緩緩通入則是為了趕出效果更好；E中堿石灰可防止外界空氣中的H2O（g）、CO2進入裝置D影響實驗，據(jù)此解答。

（1）①由實驗原理可知，實驗需要通過測量D裝置內(nèi)堿石灰的增重，計算生成的二氧化碳的質(zhì)量，通過測量C裝置裝置，計算生成的水的質(zhì)量，故按圖(夾持儀器未畫出)組裝好實驗裝置后，首先進行的操作是檢查裝置的氣密性；

③裝置內(nèi)有空氣，含有水蒸氣和二氧化碳，影響水蒸氣和二氧化碳質(zhì)量的測定，打開活塞K1、K2，關(guān)閉K3，緩緩鼓入空氣數(shù)分鐘，其目的是除去裝置中的水蒸氣和二氧化碳；

④含NaCl、Na2CO3·10H2O和NaHCO3的混合物加熱時，碳酸氫鈉分解生成碳酸鈉、二氧化碳和水，碳酸鈉晶體失去結(jié)晶水生成碳酸鈉，反應的化學方程式為2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑、Na2CO3·10H2ONa2CO3＋10H2O↑；

（2）①干燥管中盛放的是堿石灰，堿石灰能吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，所以干燥管的作用是防止空氣中的CO2和水蒸氣進入影響測定結(jié)果，若撤去E裝置，則測定的碳酸氫鈉的質(zhì)量偏大；

②若樣品質(zhì)量為w g，反應后C、D裝置增加的質(zhì)量分別為m1 g、m2 g，D裝置中增加的質(zhì)量為二氧化碳的質(zhì)量，碳酸氫鈉分解生成的水蒸氣的質(zhì)量為x g，則

2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑

18g 44g

x m2 g

解得x＝18m2/44

裝置C吸收的是水蒸氣，包括碳酸氫鈉分解生成的和十水碳酸鈉分解生成的，十水碳酸鈉分解生成的水蒸氣的質(zhì)量為(m1g－18m2/44)g，則根據(jù)Na2CO3·10H2ONa2CO3＋10H2O↑可知十水碳酸鈉的質(zhì)量為，所以十水碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)為。