Question

7．純堿廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)．現(xiàn)取某純堿樣品（含氯化鈉雜質(zhì)），為確定其中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，甲、乙兩個(gè)研究小組分別設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行探究．
（1）同學(xué)們先在實(shí)驗(yàn)室把98%的濃硫酸稀釋成9.8%的稀硫酸200g，并用其和純堿樣品反應(yīng)測(cè)定碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
①配制稀硫酸的步驟有：計(jì)算、稱量、溶解、冷卻至室溫裝瓶并貼上標(biāo)簽，其中用到的下班儀器有量筒、燒杯和玻璃棒．
②需加入水的體積為180mL（水的密度近似看作1g/cm³）．
（2）甲組同學(xué)采用圖1裝置，通過測(cè)量生成CO₂的體積測(cè)定碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，（不考慮植物油中溶解CO₂產(chǎn)生的影響，堿石灰是氫氧化鈉固體與生石灰的混合物）．

①若其他操作均正確，僅因下列因素可使碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定結(jié)果偏大的是a（填字母序號(hào)）；
a．反應(yīng)后俯視量筒讀數(shù)b．樣品未反應(yīng)完全即停止驗(yàn)
c．B中未裝滿液體
②甲組同學(xué)測(cè)得3組數(shù)據(jù)如表所示．取3組數(shù)據(jù)的平均值得到CO₂的體積為22.4mL，又知常溫常壓下CO₂的密度為1.964g/L，據(jù)此計(jì)算碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為53%．

組別	樣品質(zhì)量	CO2體積
第1組	0.20g	22.3mL
第2組	0.20g	22.4mL
第3組	0.20g	22.5mL

（3）乙組同學(xué)采用圖2裝置，通過測(cè)量裝置D在反應(yīng)前后的質(zhì)量差來測(cè)定碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
①若其他操作均正確，結(jié)果仍然偏高的可能原因是堿石灰具有吸水性，若要測(cè)定結(jié)果列準(zhǔn)確需要將裝置（如圖3所示）接入上述裝置的（填編號(hào)）A、B之間，裝置圖3中的液體名稱是濃硫酸．
②乙組同學(xué)們改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置后（改進(jìn)裝置圖略），取21g該純堿樣品加入9.8%的稀硫酸至不再產(chǎn)生氣泡，測(cè)得反應(yīng)前后裝置D增加了4.4g，求消耗稀硫酸的質(zhì)量100g（寫出計(jì)算過程）．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)配制一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)溶液步驟是：計(jì)算、稱量、溶解、裝瓶，用到的玻璃儀器有量筒、燒杯和玻璃棒進(jìn)行分析；
②根據(jù)溶劑質(zhì)量等于溶液質(zhì)量-溶質(zhì)的質(zhì)量進(jìn)行分析；
（2）①根據(jù)二氧化碳的體積偏大，會(huì)導(dǎo)致碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大；樣品未反應(yīng)完全，即停止，會(huì)使收集的二氧化碳體積偏小進(jìn)行分析；
②根據(jù)多次測(cè)量求平均值，可以減小實(shí)驗(yàn)誤差，依據(jù)碳酸鈉和硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算；
（3）①根據(jù)堿石灰具有吸水性，濃硫酸具有吸水性進(jìn)行分析；
②根據(jù)堿石灰增加的質(zhì)量就是二氧化碳的質(zhì)量，依據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算．

解答 解：（1）配制一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)溶液步驟是：計(jì)算、稱量、溶解、裝瓶，用到的玻璃儀器有量筒、燒杯和玻璃棒；
②溶劑質(zhì)量等于溶液質(zhì)量-溶質(zhì)的質(zhì)量，所以需加入水的質(zhì)量為：200g-$\frac{200g×9.8%}{98%}$=180g，合180mL；
（2）①二氧化碳的體積偏大，會(huì)導(dǎo)致碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大；
a．反應(yīng)后俯視量筒讀數(shù)，會(huì)使二氧化碳的體積偏大，會(huì)導(dǎo)致碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大，故正確；
b．樣品未反應(yīng)完全，即停止，會(huì)使收集的二氧化碳體積偏小，故錯(cuò)誤；
c．B中未裝滿液體，不會(huì)影響二氧化碳排除水的體積，故錯(cuò)誤；
故選：a；
②多次測(cè)量求平均值，可以減小實(shí)驗(yàn)誤差，所以取3組數(shù)據(jù)的平均值得到CO₂的體積為：$\frac{22.3mL+22.4mL+22.5mL}{3}$=22.4mL，二氧化碳的質(zhì)量為：22.4mL×÷1000=0.44g，
設(shè)碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
  106                                         44
x×2g                                       0.44g
    $\frac{106}{x×2g}$=$\frac{44}{0.44g}$
    x=53%
（3）①堿石灰具有吸水性，濃硫酸具有吸水性，所以其他操作均正確，結(jié)果仍然偏高的可能原因是：堿石灰具有吸水性，若要測(cè)定結(jié)果列準(zhǔn)確需要將裝置（如圖3所示）接入上述裝置的（填編號(hào)）A、B之間，裝置圖3中的液體名稱是濃硫酸；
②堿石灰增加的質(zhì)量就是二氧化碳的質(zhì)量，
設(shè)參加反應(yīng)的稀硫酸的質(zhì)量為x
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
                 98                           44
            x×9.8%                         4.4g
                           $\frac{98}{x×9.8%}$=$\frac{44}{4.4g}$
                           x=100g
故答案為：（1）稱量、溶解，玻璃棒；
②180mL；
（2）①a；
②22.4mL，x=53%；
（3）①堿石灰具有吸水性，A、B，濃硫酸；
②100g．

點(diǎn)評(píng) 合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，是得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論的前提，因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為學(xué)好化學(xué)知識(shí)奠定基礎(chǔ)．