Question

過碳酸鈉（Na₂CO₄）跟稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：
2Na₂CO₄+2H₂SO₄═2Na₂SO₄+2CO₂↑+O₂↑+2H₂O
今有如圖所示裝置可供選擇，請回答：

（1）若過碳酸鈉中含有少量碳酸鈉雜質(zhì)，欲測定該樣品中Na₂CO₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：
①應(yīng)選用的儀器是

 

（填代號），
②請敘述讀取量筒數(shù)據(jù)的正確方法：

 

．
③若樣品質(zhì)量25g，測得氣體體積為2.24L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則該樣品中Na₂CO₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

．
（2）若過碳酸鈉中含有少量過氧化鈉（2Na₂O₂+2H₂SO₄=2Na₂SO₄+O₂↑+2H₂O）雜質(zhì)，欲測定該樣品中Na₂CO₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：
①儀器接口的連接順序為P-A-B-

 

-

 

-

 

-

 

-

 

；
②高壓氮氣的作用是

 

；
③若相關(guān)裝置反應(yīng)前后的質(zhì)量分別為w₁g和w₂g，樣品質(zhì)量為ng，則該樣品中Na₂CO₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

．（用w₁、w₂、n表示）

Answer 1

分析：（1）①測定Na₂CO₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，樣品和稀硫酸反應(yīng)生成的氣體中含有二氧化碳和氧氣，需要吸收二氧化碳后測定氧氣的體積進(jìn)行計算得到過碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，實驗裝置中的空氣必須趕凈后減小實驗，據(jù)此選擇裝置和儀器；
②排水量氣裝置排出的水的條件即為生成氧氣的體積，讀數(shù)需要量筒和廣口瓶中的液面相同時準(zhǔn)確讀�。�
③依據(jù)測定的氧氣體積計算物質(zhì)的量，結(jié)合化學(xué)方程式計算過碳酸鈉物質(zhì)的量計算得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（2）①若過碳酸鈉中含有少量過氧化鈉，則需要測定和硫酸反應(yīng)生成的二氧化碳?xì)怏w體積進(jìn)行計算測定，選擇需要的實驗裝置，判斷分析連接裝置儀器接口順序；
②氮氣是把裝置中的空氣趕凈，避免空氣中的二氧化碳影響測定結(jié)果；
③依據(jù)裝置增重為水蒸氣和二氧化碳的質(zhì)量結(jié)合化學(xué)方程式計算得到樣品中過碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答：解：（1）①測定Na₂CO₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，樣品和稀硫酸反應(yīng)生成的氣體中含有二氧化碳和氧氣，需要吸收二氧化碳后測定氧氣的體積進(jìn)行計算得到過碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，實驗裝置中的空氣必須趕凈后減小實驗，據(jù)此選擇裝置和儀器為，⑤制備二氧化碳?xì)怏w通過①可以驅(qū)趕整套裝置中的空氣，①中發(fā)生過碳酸鈉和硫酸反應(yīng)生成二氧化碳和氧氣，通過⑧氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳，通過⑦導(dǎo)氣管短進(jìn)長出，排水法測定氧氣的體積，排出的水進(jìn)入④量筒中讀取生成氧氣的體積；選擇的裝置為⑤①⑧⑦④，
故答案為：⑤①⑧⑦④；
②排水量氣裝置排出的水的條件即為生成氧氣的體積，讀數(shù)需要量筒和廣口瓶中的液面相同時準(zhǔn)確讀取，正確的操作是：調(diào)整量筒液面高度與⑦為同一水平后，才能讀數(shù)，眼睛平視，并與凹液面相切，
故答案為：調(diào)整量筒液面高度與⑦為同一水平后，才能讀數(shù)，眼睛平視，并與凹液面相切；
③依據(jù)測定的氧氣體積計算物質(zhì)的量，結(jié)合化學(xué)方程式計算過碳酸鈉物質(zhì)的量計算得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)，樣品質(zhì)量25g，測得氣體氧氣體積為2.24L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）物質(zhì)的量為0.1mol，依據(jù)化學(xué)方程式，2Na₂CO₄+2H₂SO₄═2Na₂SO₄+2CO₂↑+O₂↑+2H₂O，反應(yīng)的過碳酸鈉物質(zhì)的量為0.2mol，則該樣品中Na₂CO₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

0.2mol×122g/mol

25g

×100%=97.6%，故答案為：97.6%；
（2）①若過碳酸鈉中含有少量過氧化鈉，則需要測定和硫酸反應(yīng)生成的二氧化碳?xì)怏w體積進(jìn)行計算測定，選擇需要的實驗裝置，為⑩利用氮氣趕凈裝置中的空氣，利用③吸收反應(yīng)生成的水，利用②吸收二氧化碳?xì)怏w，利用⑨避免空氣中的二氧化碳和水蒸氣進(jìn)入干燥管干擾測定結(jié)果，所以通過判斷分析連接裝置儀器接口順序為P-A-B-F-E-C-D-N，故答案為：F；E；C；D；N；
②高壓氮氣的作用是排出裝置中單位空氣，避免空氣中的二氧化碳干擾測定結(jié)果，故答案為：氮氣是將反應(yīng)生成的CO₂全部趕入吸收裝置中；
③依據(jù)裝置增重為吸收二氧化碳的質(zhì)量，結(jié)合化學(xué)方程式計算得到樣品中過碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，反應(yīng)前后的質(zhì)量分別為w₁g和w₂g，則反應(yīng)生成的二氧化碳質(zhì)量=（W₂-W₁）g，物質(zhì)的量=

W2-W1

44

mol，依據(jù)化學(xué)方程式計算得到過碳酸鈉物質(zhì)的量=

W2-W1

44

mol，樣品質(zhì)量為ng，則該樣品中Na₂CO₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

W2-W1 44 ×122

n

×100%=

61(W2-W1)

22n

×100%，故答案為：

61(W2-W1)

22n

×100%．

點評：本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的實驗驗證方法和實驗設(shè)計分析判斷，裝置選擇和產(chǎn)物驗證方案的設(shè)計是解題個，注意實驗測定的目的和驗證產(chǎn)物判斷，題目難度中等．