Question

工業(yè)純堿中常含有NaCl、Na₂SO₄等雜質(zhì)，可用下圖裝置測定工業(yè)純堿中有效成分的含量．
實驗過程的主要步驟是：
①準確稱取干燥試樣x g（x＞2），放入廣口瓶C中；②準確稱量裝有堿石灰（可吸收CO₂）的干燥管的質(zhì)量y g；③從分液漏斗中緩緩注入稀H₂SO₄，至不再產(chǎn)生氣體為止；④緩緩鼓入空氣數(shù)分鐘；然后將干燥管卸下，準確稱量其質(zhì)量z g．
請根據(jù)以上實驗，回答下列問題：
（1）裝置C中發(fā)生反應的化學方程式為

 

．
（2）裝置A的作用是

 

，如果不用裝置A，會導致實驗結果偏

 

（填“大”、“小”或“不變”，下同）．
（3）裝置B的作用是

 

，如果不用裝置B，會導致實驗結果偏

 

．
（4）第④步中緩緩通入空氣的作用是

 

，如果不通入空氣，會導致實驗結果偏

 

．
（5）試樣中Na₂CO₃的質(zhì)量分數(shù)的計算式為

 

．
（6）現(xiàn)有26.5gNa₂CO₃和NaCl的混合物，向其中加入溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為10%的鹽酸109.5g，充分反應后，再加入密度為1g/cm³、溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為10%的氫氧化鈉溶液40mL，此時恰好完全反應，所得溶液的pH為7．試求：
①原混合物中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)．
②所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)寫方程式的步驟和注意事項回答本題；
（2）由于空氣中含有二氧化碳，所以用氫氧化鈉溶液來吸收空氣中二氧化碳；
（3）根據(jù)濃硫酸的特點考慮；
（4）由于反應完了廣口瓶中存留有二氧化碳，鼓入一定量的空氣就是為了驅趕它們的；
（5）根據(jù)堿石灰（可吸收CO₂）的干燥管的質(zhì)量的增加量就是生成的二氧化碳的質(zhì)量，再根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量算出碳酸鈉的質(zhì)量，再除以樣品的總質(zhì)量即可；
（6）根據(jù)氫氧化鈉的質(zhì)量算出與氫氧化鈉反應消耗的鹽酸中氯化氫的質(zhì)量和生成的氯化鈉的質(zhì)量，再利用總的氯化氫的質(zhì)量減去與氫氧化鈉反應的氯化氫得質(zhì)量，就是與碳酸鈉反應的氯化氫的質(zhì)量，再利用該質(zhì)量算出碳酸鈉的質(zhì)量，和生成的氯化鈉和二氧化碳的質(zhì)量，利用碳酸鈉質(zhì)量除以26.5g算出碳酸鈉含量，將算出來的兩部分氯化鈉加起來就是溶質(zhì)質(zhì)量，再除以總溶液質(zhì)量，乘以百分之百，總溶液質(zhì)量別忘了減去二氧化碳的質(zhì)量．

解答：解：（1）反應物是碳酸鈉和硫酸，生成物是硫酸鈉、水、二氧化碳，利用觀察法配平即可，二氧化碳后面標上上升符號；
（2）用氫氧化鈉溶液來吸收空氣中二氧化碳防止二氧化碳進入堿石灰中影響實驗效果；
（3）濃硫酸具有吸水性所以是用來干燥二氧化碳的；如果不用濃硫酸，就會將二氧化碳中的水分誤認為是二氧化碳，會導致二氧化碳的質(zhì)量偏大，算出來的碳酸鈉質(zhì)量也偏大，故結果偏大；
（4）由于反應完了廣口瓶中存留有二氧化碳，鼓入一定量的空氣就是將殘留的二氧化碳完全排入堿石灰中；
（5）設需要碳酸鈉的質(zhì)量為R
則：Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑     
     106                    44
      R                     z-y
列比例式：

106

44

=

R

z-y

解得R=

106(z-y)

44

所以試樣中Na₂CO₃的質(zhì)量分數(shù)的計算式為

53(z-y)

22x

×100%；
 
（6）解：設與NaOH溶液反應所需鹽酸的質(zhì)量為x，同時生成NaCl的質(zhì)量為y₁．
           NaOH+HCl=NaCl+H₂O
           40        36.5    58.5
 40mL×1g/mL×10%    x×10%   y₁

40

36.5

=

40mL×1g/mL×10%

x×10%

，x=36.5g

40

58.5

=

40mL×1g/mL×10%

y1

，y₁=5.85g
設參加反應的碳酸鈉的質(zhì)量為M，該反應生成的氯化鈉的質(zhì)量為y₂，生成二氧化碳的質(zhì)量為Z．
          Na₂CO₃ +2HCl═2NaCl+CO₂↑+H₂O
           106    73   117   44
           M  （109.5g-36.5g）×10%     y₂         Z

106

73

=

M

(109.5g-36.5g)×10%

，M=10.6g

73

117

=

(109.5g-36.5g)×10%

y2

，y₂=11.7g

73

44

=

(109.5g-36.5g)×10%

Z

Z=4.4g
（1）

10.6g

26.5g

×100%=40%
（2）

(26.5g-10.6g)+11.7g+5.85g

26.5g+109.5g+40g-4.4g

×100%=19.5%
答：原混合物中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)為40%；
所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)是19.5%．
故答案為：
（1）Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+CO₂↑+H₂O；
（2）除去空氣中的CO₂  大；
（3）干燥CO₂   大；
（4）使廣口瓶中所有由Na₂CO₃產(chǎn)生的CO₂都排出  ��；
（5）

53(z-y)

22x

×100%；
（6）40%；19.5%．

點評：解答本題容易出錯的地方是計算溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)時，溶質(zhì)有兩部分，在算溶液質(zhì)量時別忘了減去生成的二氧化碳的質(zhì)量．