Question

14．根據(jù)下圖提供的儀器裝置，提純并測(cè)定Na₂CO₃樣品的純度（其中含NaHCO₃雜質(zhì)）
請(qǐng)回答下列問(wèn)題．
實(shí)驗(yàn)一
（1）連接裝置的正確順序是⑥①③④⑤．
（2）完成實(shí)驗(yàn)一尚缺少的儀器是酒精燈．
（3）產(chǎn)生的氣體從裝置④的b端進(jìn)入．
（4）裝置④中的飽和NaHCO₃溶液不能用水或飽和Na₂CO₃溶液替換的原因分別是二氧化碳能溶于水，也能與碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸氫鈉，而吸收二氧化碳．
實(shí)驗(yàn)二
（5）測(cè)定經(jīng)實(shí)驗(yàn)一后的固體物質(zhì)與鹽酸反應(yīng)放出的CO₂的體積，應(yīng)將實(shí)驗(yàn)一的裝置做哪些調(diào)整？裝置③換為②．
（6）實(shí)驗(yàn)一不再產(chǎn)生氣體時(shí)，通過(guò)量筒內(nèi)的水位讀數(shù)折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下產(chǎn)生a L CO₂，實(shí)驗(yàn)二中加鹽酸無(wú)氣體產(chǎn)生時(shí)，通過(guò)量筒內(nèi)水位讀數(shù)折算成標(biāo)準(zhǔn)狀下產(chǎn)生b L CO₂．則該樣品中Na₂CO₃純度的實(shí)驗(yàn)值（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為$\frac{106（b-a）}{106b+62a}$×100%．
（7）如果實(shí)驗(yàn)二用濃鹽酸試劑，對(duì)最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響？使測(cè)得的Na₂CO₃純度偏高．

Answer 1

分析 實(shí)驗(yàn)一：測(cè)定Na₂CO₃樣品中NaHCO₃的分解放出的CO₂的體積，碳酸鈉較穩(wěn)定、碳酸氫鈉受熱易分解，應(yīng)該將混合物加熱，先干燥氣體，最后用排水法測(cè)定生成二氧化碳體積，其連接順序是氣體發(fā)生裝置、干燥裝置、收集裝置，據(jù)此排列順序；
實(shí)驗(yàn)二：測(cè)定經(jīng)實(shí)驗(yàn)一后的殘留固體物質(zhì)與鹽酸反應(yīng)放出的CO₂的體積，應(yīng)該采用固液混合不加熱方法制取氣體，然后干燥氣體，最后采用排水法測(cè)定生成二氧化碳體積．

解答 解：實(shí)驗(yàn)一：測(cè)定Na₂CO₃樣品中NaHCO₃的分解放出的CO₂的體積，碳酸鈉較穩(wěn)定、碳酸氫鈉受熱易分解，應(yīng)該將混合物加熱，先干燥氣體，最后用排水法測(cè)定生成二氧化碳體積，
（1）其連接順序是氣體發(fā)生裝置、干燥裝置、收集裝置，所以排列順序是⑥①③④⑤，
故答案為：⑥①③④⑤；
（2）氣體制備時(shí)需要加熱，所以還需要酒精燈，
故答案為：酒精燈；
（3）采用排水法測(cè)定二氧化碳體積，所以從裝置④中a進(jìn)入，
故答案為：b；
（4）二氧化碳能溶于水，也能與碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸氫鈉，而吸收二氧化碳，所以不能用排水或排飽和碳酸鈉溶液，
故答案為：二氧化碳能溶于水，也能與碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸氫鈉，而吸收二氧化碳；
實(shí)驗(yàn)二：測(cè)定經(jīng)實(shí)驗(yàn)一后的殘留固體物質(zhì)與鹽酸反應(yīng)放出的CO₂的體積，應(yīng)該采用固液混合不加熱方法制取氣體，然后干燥氣體，最后采用排水法測(cè)定生成二氧化碳體積，
（5）碳酸鈉和稀鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳應(yīng)該采用固液混合不加熱型裝置，所以應(yīng)將實(shí)驗(yàn)一的裝置③換為②，
故答案為：裝置③換為②；
（6）實(shí)驗(yàn)一發(fā)生的反應(yīng)為：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，根據(jù)方程式知n（NaHCO₃）=2n（CO₂）=2×$\frac{aL}{22.4L/mol}$=$\frac{a}{11.2}$mol，生成的n（Na₂CO₃）=n（CO₂）=$\frac{a}{22.4}$mol；
實(shí)驗(yàn)二發(fā)生的反應(yīng)為：Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+CO₂↑+H₂O，根據(jù)方程式知n（Na₂CO₃）=n（CO₂）=$\frac{22.4}$mol，
原來(lái)混合物中n（Na₂CO₃）=$\frac{b-a}{22.4}$mol，原來(lái)混合物中m（Na₂CO₃）=$\frac{b-a}{22.4}$mol×106g/mol=$\frac{106（b-a）}{22.4}$g，
m（NaHCO₃）=$\frac{a}{11.2}$×84g/mol=$\frac{84a}{11.2}$g，
則樣品中Na₂CO₃純度的實(shí)驗(yàn)值=$\frac{\frac{106（b-a）}{22.4}}{\frac{106（b-a）}{22.4}+\frac{84a}{11.2}}$×100%=$\frac{106（b-a）}{106b+62a}$×100%，
故答案為：$\frac{106（b-a）}{106b+62a}$×100%；
（7）如果實(shí)驗(yàn)二用濃鹽酸試劑，濃鹽酸易揮發(fā)，揮發(fā)出來(lái)的氯化氫與飽和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)生成二氧化碳，使得收集到的二氧化碳體積偏多，根據(jù)（6）的計(jì)算可知，使測(cè)得的Na₂CO₃純度偏高，
故答案為：使測(cè)得的Na₂CO₃純度偏高．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)含量的測(cè)定，側(cè)重考查分析、計(jì)算、實(shí)驗(yàn)操作能力，明確實(shí)驗(yàn)原理是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)實(shí)驗(yàn)裝置排列順序的判斷，題目難度中等．