Question

10．化學(xué)興趣小組設(shè)計以下實驗方案，測定某已部分變質(zhì)的小蘇打樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
【方案一】稱取一定質(zhì)量的固體樣品，通過加熱至恒重后冷卻，稱量剩余固體質(zhì)量，計算．
（1）圖1儀器中，在灼燒固體樣品時必須用到的是坩堝、泥三角（填名稱）．

（2）實驗中需加熱至恒重的目的是：保證NaHCO₃分解完全．
（3）實驗中確定加熱至恒重的方法是：兩次稱量固體的質(zhì)量差不超過0.1g．
（4）若加熱過程中有晶體迸濺出來，則測得的結(jié)果偏小（填“偏大”、“偏小”或“不變”）．
【方案二】稱取一定質(zhì)量樣品，置于小燒杯中，加適量水溶解；向小燒杯中加入足量Ba（OH）₂溶液，過濾，洗滌，干燥沉淀，稱量固體質(zhì)量，計算．
（已知：Ba²⁺+OH^-+HCO${\;}_{3}^{-}$═BaCO₃↓+H₂O）
（1）過濾操作中，除了燒杯、漏斗外，還要用到的玻璃儀器為玻璃棒．
（2）實驗中判斷沉淀是否完全的方法是靜置，向上層清液滴加一滴Ba（OH）₂溶液，觀察是否有白色沉淀生成．
（3）實驗中洗滌沉淀的操作是向漏斗里加入蒸餾水，使水面沒過沉淀物，等水自然流完后，重復(fù)操作2～3次．
（4）實驗中判斷沉淀是否洗滌干凈的方法是取少量最后一次洗滌沉淀的濾液于試管中，滴加一滴Na₂SO₄溶液，觀察是否有白色沉淀生成．
【方案三】按如圖2所示裝置進(jìn)行實驗：
（1）B裝置內(nèi)所盛試劑是濃H₂SO₄；D裝置的作用是防止空氣中的水蒸氣、CO₂進(jìn)入C裝置；分液漏斗中不能（填“能”或“不能”）用鹽酸代替稀硫酸進(jìn)行實驗．
（2）實驗前稱取17.9g樣品，實驗后測得C裝置增重8.8g，則樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為29.6%．
（3）根據(jù)此實驗測得的數(shù)據(jù)，測定結(jié)果有誤差，因為實驗裝置還存在一個明顯缺陷是缺少一套將A、B內(nèi)的CO₂氣體驅(qū)趕到C里的裝置．

Answer 1

分析 [方案一]碳酸氫鈉不穩(wěn)定，受熱易分解，根據(jù)加熱前后固體質(zhì)量變化，根據(jù)差量法求碳酸氫鈉的質(zhì)量，進(jìn)而求得碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（1）在灼燒固體樣品時必須在坩堝中進(jìn)行，根據(jù)使用坩堝加熱使用到的儀器答題，給固體灼燒需用到的儀器有：酒精燈、三腳架、坩堝、泥三角、坩堝鉗；
（2）加熱恒重保證碳酸氫鈉完全分解；
（3）當(dāng)兩次稱量剩余固體的質(zhì)量差不超過0.1g時，說明已經(jīng)加熱至恒重；
（4）若加熱過程中有晶體迸濺出來，使得剩余的固體質(zhì)量偏小，據(jù)此答題；
[方案二]碳酸鈉和碳酸氫鈉都和氫氧化鋇反應(yīng)生成碳酸鋇沉淀，根據(jù)生成沉淀的質(zhì)量來計算碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
（1）根據(jù)過濾操作考慮所需儀器；
（2）可取上層清液，繼續(xù)加沉淀劑，看是否生成沉淀；
（3）洗滌沉淀在過濾器中加入蒸餾水浸沒沉淀，待水自然流下，重復(fù)2-3次洗滌干凈；
（4）判斷沉淀是否洗滌干凈的方法是檢驗沉淀上是否含有鋇離子；
[方案三]（1）由測定含量的實驗可知，A中發(fā)生Na₂CO₃+H₂SO₄=H₂O+CO₂↑+Na₂SO₄、2NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O+2CO₂↑，B中為濃硫酸吸收水，干燥二氧化碳，利用C裝置吸收二氧化碳，D裝置防止空氣中的二氧化碳、水進(jìn)入C裝置干擾含量測定，鹽酸易揮發(fā)，對實驗產(chǎn)生干擾；
（2）結(jié)合反應(yīng)定量關(guān)系和元素守恒計算得到物質(zhì)的質(zhì)量，來計算物質(zhì)含量；
（3）二氧化碳?xì)怏w不能全部進(jìn)入C裝置被吸收，需要添加一個吧二氧化碳?xì)怏w趕入裝置C的裝置．

解答 解：[方案一]（1）在灼燒固體樣品時必須在坩堝中進(jìn)行，要用泥三角支撐，
故答案為：坩堝、泥三角；
（2）實驗原理是根據(jù)加熱前后固體質(zhì)量變化來計算碳酸氫鈉，故應(yīng)保證碳酸氫鈉完全分解，加熱恒重則碳酸氫鈉完全分解，
故答案為：保證NaHCO₃分解完全；
（3）實驗中確定加熱至恒重的方法是當(dāng)兩次稱量剩余固體的質(zhì)量差不超過0.1g時，說明已經(jīng)加熱至恒重，
故答案為：兩次稱量固體的質(zhì)量差不超過0.1g；
（4）若加熱過程中有晶體迸濺出來，使得剩余的固體質(zhì)量偏小，即計算得碳酸氫鈉的質(zhì)量偏大，所以計算得樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小，
故答案為：偏�。�
[方案二]（1）過濾操作中用到的儀器有：鐵架臺（附鐵圈）、燒杯、漏斗、玻璃棒、濾紙，過濾時需用玻璃棒引流，
故答案為：玻璃棒；
（2）可取上層清液，繼續(xù)加沉淀劑，看是否生成沉淀，具體操作為：取上層清液少許于試管中，加入氫氧化鋇溶液，若無沉淀生成，則沉淀完全，
故答案為：取少量上層清液于一支試管中，滴加Ba（OH）₂溶液，觀察是否有白色沉淀生成；
（3）實驗中洗滌沉淀的操作是：是向漏斗里加入蒸餾水，使水面沒過沉淀物，等水自然流完后，重復(fù)操作2～3次，
故答案為：向漏斗里加入蒸餾水，使水面沒過沉淀物，等水自然流完后，重復(fù)操作2～3次；
（4）判斷沉淀是否洗滌干凈的方法是檢驗沉淀上是否含有鋇離子，操作為取少量最后一次洗滌沉淀的濾液于試管中，滴加一滴Na₂SO₄溶液，觀察是否有白色沉淀生成，
故答案為：取少量最后一次洗滌沉淀的濾液于試管中，滴加一滴Na₂SO₄溶液，觀察是否有白色沉淀生成；
[方案三]（1）空氣中的水蒸氣和二氧化碳會被堿石灰吸收，故D的作用是吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，以確保C裝置中質(zhì)量增加量的準(zhǔn)確性；分液漏斗中如果用鹽酸代替硫酸，鹽酸易揮發(fā)，這樣制得二氧化碳?xì)怏w中含氯化氫，濃硫酸不能吸收氯化氫，則氯化氫被堿石灰吸收，導(dǎo)致測到二氧化碳質(zhì)量偏高，等質(zhì)量碳酸鈉和碳酸氫鈉，碳酸氫鈉產(chǎn)生二氧化碳多，則會導(dǎo)致碳酸氫鈉偏多，碳酸鈉偏小，
故答案為：濃H₂SO₄；防止空氣中的水蒸氣、二氧化碳進(jìn)入C裝置；不能；
（2）設(shè)NaHCO₃和Na₂CO₃的物質(zhì)的量分別為x、y，則
Na₂CO₃+H₂SO₄=H₂O+CO₂↑+Na₂SO₄、
 x               x
2NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O+2CO₂↑
106x+84y=17.90 
44x+44y=8.80
解得x=0.05mol
y=0.15mol
則樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 $\frac{0.05mol×106g/mol}{17.90g}$×100%=29.6%，
故答案為：29.6%；
（3）實驗裝置還存在一個明顯缺陷為裝置中的二氧化碳不能被C全部吸收，則需設(shè)計一個裝置將A、B中的CO₂全部吹入C中吸收，
故答案為：缺少一套將A、B內(nèi)的CO₂氣體驅(qū)趕到C里的裝置．

點評 本題考查碳酸鈉含量的測定實驗，為高頻考點，把握實驗裝置的作用及實驗?zāi)康臑榻獯鸬年P(guān)鍵，側(cè)重分析、計算及實驗?zāi)芰Φ木C合考查，題目難度中等．