Question

過碳酸鈉（Na₂CO₄）在洗滌、印染、紡織、造紙、醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域有大量應(yīng)用，某化學研究性學習小組設(shè)計并完成了如下實驗：
【實驗目的】測定過碳酸鈉樣品（含有的雜質(zhì)不溶于水且不與酸反應(yīng)）的純度．
【實驗原理】2Na₂CO₄+4HCl═4NaCl+2CO₂↑+O₂↑+2H₂O
【實驗裝置】
【交流與討論】
Ⅰ．甲同學認為測定產(chǎn)物中O₂的體積即可測定樣品的純度．
（1）裝置②的作用是：

 

；
（2）裝置③的作用是：

 

，
其中裝置③的短導管應(yīng)與裝置④的

 

接口相連（填“a”或“b”）；
（3）稱取適量樣品與足量濃鹽酸充分反應(yīng)后，收集到的氧氣的體積為3.36L（標準狀況下），則稱取的樣品質(zhì)量應(yīng)大于

 

g；
Ⅱ．乙同學認為測定產(chǎn)物中CO₂的質(zhì)量（即反應(yīng)前后裝置②的質(zhì)量差）就可測定樣品的純度．但利用上述實驗裝置測得CO₂的質(zhì)量并計算樣品的純度，結(jié)果可能會偏高，你認為原因可能是

 

（填序號）
A．濃鹽酸易揮發(fā)，產(chǎn)生的氯化氫氣體被裝置②吸收
B．二氧化碳氣體逸出時帶出的水蒸氣在裝置②中冷凝而被吸收
C．裝置①、②內(nèi)空氣中的二氧化碳被裝置②吸收
但丙同學認為用乙同學的方案測得的樣品純度也可能會偏低，你認為原因可能是（已知裝置不漏氣，試劑足量）

 

Ⅲ．丙同學提出了一種新方案，得到了大家的一致認可：稱取樣品12.5g，滴加足量濃鹽酸至樣品反應(yīng)完全，再將燒瓶中所有的液體蒸發(fā)、結(jié)晶、烘干，稱得剩余固體11.7g．則該樣品的純度為

 

．

Answer 1

考點：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：Ⅰ．（1）根據(jù)實驗原理2Na₂CO₄+4HCl═4NaCl+2CO₂↑+O₂↑+2H₂O，要測定氧氣的量，必須先除去二氧化碳、氯化氫氣體等，再根據(jù)實驗裝置圖即可得出答案；
（2）二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，可利用此現(xiàn)象鑒別二氧化碳；排液法短進長出連接；
（3）先求出氧氣的質(zhì)量，再根據(jù)化學方程式中氧氣與過碳酸鈉的質(zhì)量關(guān)系，即可列比例求解出樣品中的過碳酸鈉的質(zhì)量，那么樣品的質(zhì)量就應(yīng)該大于這個質(zhì)量；
Ⅱ．理論上可以根據(jù)生成二氧化碳的量求樣品純度，但是實際上難以通過實驗測得純凈的二氧化碳的質(zhì)量，因為反應(yīng)前后裝置②的質(zhì)量差中還包括氯化氫和水蒸氣的質(zhì)量；
①②裝置內(nèi)還有殘余的CO₂未被NaOH溶液吸收；
Ⅲ．根據(jù)化學方程式中氯化鈉與過碳酸鈉的質(zhì)量關(guān)系，即可列比例求解樣品中的過碳酸鈉的質(zhì)量．

解答： 解：Ⅰ．（1）裝置②中濃氫氧化鈉的作用是除去二氧化碳和氯化氫氣體，故答案為：除去二氧化碳和氯化氫氣體；
（2）裝置③中澄清石灰水的作用是驗證二氧化碳是否被除盡；其中裝置③的短導管應(yīng)與裝置④的b導氣管連接，排液體量氣法測定氣體體積；
故答案為：驗證二氧化碳是否被除盡；b；
（3）設(shè)收集到的氧氣的體積為0.25L，需要過碳酸鈉的質(zhì)量為x，
2Na₂CO₄+4HCl═4NaCl+2CO₂↑+O₂↑+2H₂O
  244                     32
   x                  0.25L×1.28g/L

244

x

=

32

0.25×1.28

x=2.44g；
裝置中和排液過程中會損耗，稱取的樣品質(zhì)量應(yīng)大于2.44g；
故答案為：2.44；
Ⅱ．測得二氧化碳的體積偏大，原因可能有：濃鹽酸易揮發(fā)，產(chǎn)生的氯化氫氣體被裝置②吸收；二氧化碳氣體逸出時帶出的水蒸氣在裝置②中冷凝而被吸收；裝置①、②內(nèi)空氣中的二氧化碳被裝置②吸收；所以ABC正確；
丙同學認為用乙同學的方案測得的樣品純度也可能會偏低的原因為①②裝置內(nèi)還有殘余的CO₂未被NaOH溶液吸收；
故答案為：ABC；①②裝置內(nèi)還有殘余的CO₂未被NaOH溶液吸收；
Ⅲ．設(shè)樣品中過碳酸鈉的質(zhì)量為y，
2Na₂CO₄+4HCl═4NaCl+2CO₂↑+O₂↑+2H₂O
  244          234   
   y           11.7g

244

y

=

234

11.7

，y=12.2g
該樣品的純度為：

12.2g

12.5g

×100%=97.6%，
故答案為：97.6%．

點評：本題考查實驗裝置和混合物中樣品純度的計算．有關(guān)化學方程式的計算，要注意帶入方程式計算的必須是實際參加反應(yīng)或?qū)嶋H生成的物質(zhì)質(zhì)量，否則就會造成實驗結(jié)果的偏大或偏小，題目難度中等．