Question

【題目】某校課外小組為測定某碳酸鈉和碳酸氫鈉混合物中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，甲、乙兩組同學(xué)分別進(jìn)行了下列相關(guān)實驗。

方案Ⅰ：甲組同學(xué)用質(zhì)量法，按如圖所示的實驗流程進(jìn)行實驗：

（1）實驗時，蒸發(fā)結(jié)晶操作中，除了鐵架臺(帶鐵圈)、酒精燈外，還要用到的儀器是________。

（2）有同學(xué)認(rèn)為“加入適量鹽酸”不好控制，應(yīng)改為“加入過量鹽酸”，便于操作且不影響測定的準(zhǔn)確性，該觀點(diǎn)________(填“正確”或“不正確”)，其原因是___________________________。

（3）若實驗中測得樣品質(zhì)量為46.4g，蒸發(fā)后固體質(zhì)量為40.95g，則碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________(保留3位有效數(shù)字)。

（4）蒸發(fā)結(jié)晶過程中若有固體飛濺，測得碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)________(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。

方案Ⅱ：乙組同學(xué)的主要實驗流程如下：

按如圖所示裝置進(jìn)行實驗：

（5）裝置B中的試劑為_______在裝置C中裝堿石灰來吸收凈化后的氣體，裝置D的作用是________________________。

（6）有的同學(xué)認(rèn)為為了減小實驗誤差，在反應(yīng)前后都通入N2，反應(yīng)后通入N2的目的是________________________________________________________________________。

方案Ⅲ：氣體分析法

（7）把一定量樣品與足量稀硫酸反應(yīng)后，用如圖裝置測量產(chǎn)生CO2氣體的體積，B中溶液最好采用________(填序號)使測量誤差較小。

a．飽和碳酸鈉溶液 b．飽和碳酸氫鈉溶液

c．飽和氫氧化鈉溶液 d．飽和硫酸銅溶液

Answer 1

【答案】蒸發(fā)皿、玻璃棒 正確 鹽酸易揮發(fā)，過量的鹽酸在加熱過程中揮發(fā)，不影響結(jié)果 45.7% 偏小 濃硫酸 吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，以確保U形管中質(zhì)量增加量的準(zhǔn)確性 使A、B裝置中殘留的CO2全部被C裝置中的堿石灰吸收，減小實驗誤差 b

【解析】

方案Ⅰ：碳酸鈉質(zhì)量和碳酸氫鈉質(zhì)量之和為樣品總質(zhì)量，樣品溶液中加入鹽酸，碳酸鈉和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉溶液，碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉溶液，蒸發(fā)結(jié)晶，得NaCl固體，稱量NaCl固體質(zhì)量，結(jié)合氯化鈉的質(zhì)量、樣品總質(zhì)量可計算碳酸鈉質(zhì)量和碳酸氫鈉質(zhì)量，進(jìn)而求得碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

方案Ⅱ：碳酸鈉質(zhì)量和碳酸氫鈉質(zhì)量之和為樣品總質(zhì)量，樣品和硫酸反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，用堿石灰將二氧化碳吸收，堿石灰增加的質(zhì)量即為二氧化碳的質(zhì)量，結(jié)合樣品總質(zhì)量、二氧化碳質(zhì)量可計算碳酸鈉的質(zhì)量，進(jìn)而求得碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

方案Ⅲ：結(jié)合樣品的總質(zhì)量、二氧化碳的體積計算碳酸鈉的質(zhì)量，從而計算碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

(1)蒸發(fā)結(jié)晶操作中，需要蒸發(fā)皿、酒精燈、玻璃棒等，故答案為：蒸發(fā)皿、玻璃棒；

(2)由分析可知，該方法原理利用樣品總質(zhì)量和反應(yīng)后所得氯化鈉的質(zhì)量計算碳酸鈉的質(zhì)量，從而計算碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，那么本實驗的關(guān)鍵是將碳酸鈉、碳酸氫鈉完全轉(zhuǎn)化為氯化鈉，改為“過量鹽酸”，能使碳酸鈉、碳酸氫鈉完全轉(zhuǎn)化為氯化鈉，便于操作且因鹽酸易揮發(fā)，過量的鹽酸在加熱過程中揮發(fā)不殘留，不影響結(jié)果，所以該觀點(diǎn)正確，故答案為：正確；鹽酸易揮發(fā)，過量的鹽酸在加熱過程中揮發(fā)，不影響結(jié)果；
(3)若實驗中測得樣品質(zhì)量為46.4g，固體質(zhì)量為40.95g，設(shè)碳酸鈉物質(zhì)的量為x，碳酸氫鈉物質(zhì)的量為y，則，由結(jié)合Na+守恒有：，聯(lián)立二式解得：，，碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為，故答案為：；
蒸發(fā)結(jié)晶過程中若有固體飛濺，氯化鈉質(zhì)量減少，計算所得碳酸鈉質(zhì)量減小，則碳酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，故答案為：偏��；

A中的水蒸氣能被C中堿石灰吸收，引起實驗誤差，所以B的作用是防止A中的水蒸氣進(jìn)入C中，故B中可盛放濃硫酸�？諝庵械乃�蒸氣和二氧化碳會被堿石灰吸收，故D的作用是吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，以確保U形管中質(zhì)量增加量的準(zhǔn)確性，故答案為：濃硫酸、吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，以確保U形管中質(zhì)量增加量的準(zhǔn)確性；
該方案關(guān)鍵是要獲得產(chǎn)生的的質(zhì)量，實驗前容器內(nèi)含有空氣，空氣中含有二氧化碳、水蒸氣，會影響C的質(zhì)量，反應(yīng)后裝置中容器內(nèi)含有二氧化碳，不能被C中堿石灰完全吸收，導(dǎo)致測定結(jié)果有較大誤差，所以反應(yīng)前后都要通入，反應(yīng)后通入的目的是：使A、B裝置中殘留的CO2全部被C裝置中的堿石灰吸收，減小實驗誤差，故答案為：使A、B裝置中殘留的CO2全部被C裝置中的堿石灰吸收，減小實驗誤差；

(7)利用測定反應(yīng)生成的二氧化碳?xì)怏w體積的方法測定碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，關(guān)鍵是能準(zhǔn)確測量反應(yīng)生成的二氧化碳的體積，那么二氧化碳在B中的溶解度越小、越不反應(yīng)越好，滿足條件的是飽和碳酸氫鈉溶液，故答案為：b。