Question

11．純堿中常含有少量的NaCl雜質(zhì)，利用下圖的儀器裝置可用來測定純堿Na₂CO₃的百分含量：供選用的試劑有：純堿樣品、堿石灰、濃鹽酸、濃H₂SO₄、NaOH溶液，稀硫酸，自來水、無水CaCl₂、飽和NaHCO₃溶液．

實驗步驟：a按圖連接好裝置并檢查氣密性；b準確稱量盛有干燥劑的干燥管D的質(zhì)量（m₁g）；c準確稱取純堿樣品質(zhì)量（n₁g）并放入廣口瓶內(nèi)；d從分液漏斗中緩緩滴試劑3至不再產(chǎn)生氣體為止；e緩緩鼓入空氣數(shù)分鐘，然后再稱量D的總質(zhì)量（設(shè)為m₂g），根據(jù)上述實驗，回答下列問題：
（1）試劑1、3、4、5分別為1氫氧化鈉溶液3稀硫酸4濃硫酸5堿石灰
（2）進行操作e時，要緩緩鼓入空氣數(shù)分鐘，鼓入空氣的作用是將反應(yīng)器中的CO₂全部吹出．
（3）如果撤去A裝置，直接向B中緩緩鼓入空氣，則會導(dǎo)致實驗結(jié)果偏大（填“偏大”、“偏小”或“不變”）．
（4）進行d、e操作時，均要求“緩緩”進行，理由是速度太快，堿石灰不能完全吸收CO₂，使測定結(jié)果偏小．．
（5）裝置C和E的作用分別是C干燥CO₂E防止空氣中CO₂、H₂O進入D管．
（6）根據(jù)此實驗，計算純堿中Na₂CO₃百分含量的數(shù)學表達式為：$\frac{{106（{m_2}-{m_1}）}}{{44{n_1}}}×100%$．

Answer 1

分析 純堿中常含有少量的NaCl雜質(zhì)，利用下圖的儀器裝置可用來測定純堿Na₂CO₃的百分含量，需要用空氣把裝置中空氣趕凈，生成的二氧化碳全部趕入裝置D中吸收，為避免空氣中二氧化碳干擾，空氣先通過氫氧化鈉溶液吸收空氣中的二氧化碳，利用剩余氣體趕凈裝置中空氣后，從分液漏斗中緩緩滴入稀硫酸和樣品中碳酸鈉反應(yīng)生成二氧化碳氣體，到不再生成氣體，二氧化碳通過裝置C中 的濃硫酸干燥進入裝置D中 的堿石灰吸收，緩緩?fù)ㄈ肟諝鈹?shù)分鐘把生成的二氧化碳全部趕出被裝置C吸收，裝置E是防止空氣中二氧化碳和水蒸氣進入裝置D影響二氧化碳的測定，最后稱量質(zhì)量計算．
（1）試劑1為氫氧化鈉溶液，試劑2為樣品，試劑3為稀硫酸，試劑4為濃硫酸，試劑5為堿石灰；
（2）該實驗進行至操作e時，要緩緩?fù)ㄈ肟諝鈹?shù)分鐘，能使生成的二氧化碳全部被堿石灰吸收；
（3）裝置A作用是除去空氣中的二氧化碳；
（4）上述實驗操作d和e都要“緩緩”進行，能使二氧化碳緩緩?fù)ㄟ^堿石灰，從而被堿石灰完全吸收；
（5）濃硫酸能夠吸收水蒸氣，堿石灰吸收空氣中二氧化碳和水蒸氣，防止空氣中CO₂、H₂O進入D管；
（6）根據(jù)提供的數(shù)據(jù)可以計算純堿的質(zhì)量分數(shù)，裝置D質(zhì)量變化為生成二氧化碳氣體質(zhì)量，結(jié)合碳元素守得到碳酸鈉物質(zhì)的量計算碳酸鈉的含量．

解答 解：分析實驗過程可知，純堿中常含有少量的NaCl雜質(zhì)，利用圖中的儀器裝置可用來測定純堿Na₂CO₃的百分含量，需要用空氣把裝置中空氣趕凈，生成的二氧化碳全部趕入裝置D中吸收，為避免空氣中二氧化碳干擾，空氣先通過氫氧化鈉溶液吸收空氣中的二氧化碳，利用剩余氣體趕凈裝置中空氣后，從分液漏斗中緩緩滴入稀硫酸和樣品中碳酸鈉反應(yīng)生成二氧化碳氣體，到不再生成氣體，二氧化碳通過裝置C中 的濃硫酸干燥進入裝置D中 的堿石灰吸收，緩緩?fù)ㄈ肟諝鈹?shù)分鐘把生成的二氧化碳全部趕出被裝置C吸收，裝置E是防止空氣中二氧化碳和水蒸氣進入裝置D影響二氧化碳的測定，最后稱量質(zhì)量計算．
（1）失水分析可知，試劑1為氫氧化鈉溶液，試劑2為樣品，試劑3為稀硫酸，試劑4為濃硫酸，試劑5為堿石灰，
故答案為：NaOH溶液； 稀硫酸；濃硫酸；堿石灰；
（2）該實驗進行至操作e時，要緩緩?fù)ㄈ肟諝鈹?shù)分鐘，能使生成的二氧化碳全部被堿石灰吸收，將反應(yīng)器中的CO₂全部吹出，
故答案為：將反應(yīng)器中的CO₂全部吹出
（3）裝置A作用是除去空氣中的二氧化碳，如果撤去A，直接向B中緩緩?fù)ㄈ肟諝�，則會導(dǎo)致空氣中的二氧化碳被堿石灰吸收，從而導(dǎo)致實驗測定結(jié)果偏大．
故答案為：偏大；
（4）上述實驗操作d和e都要“緩緩”進行，理由是使反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳能被堿石灰完全吸收；如果這兩步做太快，則會導(dǎo)致二氧化碳不能被堿石灰完全吸收，從而導(dǎo)致實驗測定結(jié)果偏小，
故答案為：速度太快，堿石灰不能完全吸收CO₂，使測定結(jié)果偏��；
（5）濃硫酸具有吸水性能夠吸收二氧化碳氣體中水蒸氣，堿石灰吸收空氣中二氧化碳和水蒸氣，防止空氣中CO₂、H₂O進入D管干擾二氧化碳質(zhì)量測定，
故答案為：干燥CO₂；防止空氣中CO₂、H₂O進入D管；
（6）根據(jù)提供的數(shù)據(jù)可以計算純堿的質(zhì)量分數(shù)，裝置D質(zhì)量變化為生成二氧化碳氣體質(zhì)量，結(jié)合碳元素守得到碳酸鈉物質(zhì)的量計算碳酸鈉的含量，
設(shè)碳酸鈉的質(zhì)量為x，準確稱量盛有干燥劑的干燥管D的質(zhì)量（m₁g），然后再稱量D的總質(zhì)量（設(shè)為m₂g），二氧化碳質(zhì)量=m₂-m₁，
  Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑，
   106                    44
   x                 （m₂-m₁）g
x=$\frac{106（{m}_{2}-{m}_{1}）}{44}$g

純堿中Na₂CO₃百分含量的數(shù)學表達式=$\frac{\frac{106（{m}_{2}-{m}_{1}）}{44}}{{n}_{1}}$×100%=$\frac{{106（{m_2}-{m_1}）}}{{44{n_1}}}×100%$，

故答案為：$\frac{{106（{m_2}-{m_1}）}}{{44{n_1}}}×100%$．

點評 本題考查了物質(zhì)含量的測定實驗過程分析，氣體除雜、氣體質(zhì)量測定方法及其注意問題等，合理設(shè)計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結(jié)論的前提，因此要學會設(shè)計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎(chǔ)，題目難度中等．