Question

1．硫酸鈉與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活緊密相關(guān)，工業(yè)硫酸鈉大多采用侯氏制堿法制�。�
Ⅰ．實(shí)驗(yàn)室欲模擬侯氏制堿法來(lái)制備純堿Na₂CO₃，需要的CO₂氣體用下圖中的裝置A來(lái)制備．優(yōu)點(diǎn)是可隨用隨停．如圖中的裝置B、C、D中與A具有相同工作原理也可制備CO₂氣體的是C（填寫(xiě)字母）．

Ⅱ．制得的碳酸鈉樣品中往往含有少量NaCl，現(xiàn)欲測(cè)定樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，某探究性學(xué)習(xí)小組分別設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案．請(qǐng)回答下列有關(guān)問(wèn)題：
方案一：把一定質(zhì)量的樣品溶解后加入過(guò)量的CaCL₂溶液，將所得沉淀過(guò)濾（填操作名稱）、洗滌、烘干、稱量、計(jì)算、洗滌沉淀的具體操作是沿玻璃棒緩慢地向過(guò)濾器中加蒸餾水至浸沒(méi)沉淀物，使水自然流下，重復(fù)2～3次
方案二：把一定量的樣品與足量硫酸反應(yīng)后，用如圖1所示裝置測(cè)定產(chǎn)生CO₂的體積，為了確保測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性，B中的溶液最好采用飽和NaHCO₃溶液．如圖裝置中實(shí)驗(yàn)儀器a的名稱是圓底燒瓶．

方案三：利用如圖2所示裝置來(lái)測(cè)定純堿樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（鐵架臺(tái)、鐵夾等在圖中均已略去）．實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①按圖連接裝置，并檢查氣密性；
②準(zhǔn)備稱得盛有堿石灰的干燥管D的質(zhì)量為33.4g；
③準(zhǔn)備稱得6g純堿樣品放入容器b中；
④打開(kāi)分液漏斗a的膠塞，緩緩滴入稀硫酸，至不再產(chǎn)生氣泡為止；
⑤打開(kāi)彈簧夾，往試管A中緩緩鼓入空氣數(shù)分鐘，然后稱得干燥管D的總質(zhì)量為35.6g．
（1）若④⑤兩步的實(shí)驗(yàn)操作太快，則會(huì)導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏�。ㄌ睢捌�大”或“偏小”）．
（2）裝置A中試劑X應(yīng)選用NaOH溶液．
（3）E裝置的作用是防止空氣中CO₂和水蒸氣進(jìn)入D中．
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的有關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算出純堿樣品Na₂CO₃的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為88.3%（結(jié)果保留一位小數(shù)）．

Answer 1

分析 Ⅰ、裝置A中用彈簧夾夾住橡膠管時(shí)氣體排不出去，反應(yīng)容器中的氣體壓強(qiáng)變大從而迫使稀鹽酸與大理石分離，反應(yīng)停止；放開(kāi)彈簧夾時(shí)，稀鹽酸與大理石接觸，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成二氧化碳；
Ⅱ、方案一：分離固液混合物的方法為過(guò)濾；洗滌沉淀的操作是在過(guò)濾器中加水浸沒(méi)沉淀使水自然留下，重復(fù)操作2-3次；
方案二：把一定量的混合物與足量硫酸反應(yīng)，然后用如圖裝置測(cè)定產(chǎn)生的CO₂氣體的體積，是利用排液法測(cè)定生成二氧化碳的氣體體積進(jìn)行計(jì)算，廣口瓶中液體是飽和碳酸氫鈉；根據(jù)裝置圖分析；
方案三：（1）實(shí)驗(yàn)操作太快，則二氧化碳不能完全被堿石灰吸收；
（2）X的作用是吸收空氣中的二氧化碳；
（3）空氣中的二氧化碳和水蒸氣進(jìn)入D中會(huì)影響實(shí)驗(yàn)；
（4）分析實(shí)驗(yàn)前后裝置D質(zhì)量變化，并由此質(zhì)量差計(jì)算樣品中碳酸鈉的質(zhì)量，求出樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：Ⅰ、裝置A用彈簧夾夾住橡膠管時(shí)氣體排不出去，反應(yīng)容器中的氣體壓強(qiáng)變大從而迫使稀鹽酸與大理石分離，反應(yīng)停止；放開(kāi)彈簧夾時(shí)，稀鹽酸與大理石接觸，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成二氧化碳；
裝置B中大理石與鹽酸無(wú)法完全分離，所以不能達(dá)到隨用隨停，故不符合；
裝置C中用彈簧夾夾住橡膠管時(shí)氣體排不出去，球形瓶中的氣體壓強(qiáng)變大從而迫使稀鹽酸排出干燥管并與大理石分離，反應(yīng)停止．放開(kāi)彈簧夾時(shí)，稀鹽酸進(jìn)入干燥管，并和燒杯中的液面相平同時(shí)與大理石接觸，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)．所以該裝置可以通過(guò)控制彈簧夾來(lái)達(dá)到使鹽酸和大理石分離，從而控制反應(yīng)的發(fā)生和停止，故符合；
裝置D中大理石與鹽酸無(wú)法分離，所以不能達(dá)到隨用隨停，故不符合；
故答案為：C；
II、方案一：樣品溶解后加入過(guò)量的CaCl₂溶液會(huì)生成碳酸鈣沉淀，分離固液混合物的方法為過(guò)濾，洗滌沉淀的操作是沿玻璃棒緩慢地向過(guò)濾器中加蒸餾水至浸沒(méi)沉淀物，使水自然流下，重復(fù)操作2-3次；
故答案為：過(guò)濾；沿玻璃棒緩慢地向過(guò)濾器中加蒸餾水至浸沒(méi)沉淀物，使水自然流下，重復(fù)2～3次；
方案二：把一定量的樣品與足量硫酸反應(yīng)后，然后用如圖裝置測(cè)定產(chǎn)生的CO₂氣體的體積，是利用排液法測(cè)定生成二氧化碳的氣體體積，在飽和碳酸氫鈉溶液中二氧化碳不反應(yīng)，溶解度最小，所以B中的溶液最好采用飽和NaHCO₃溶液；由裝置圖可知下圖裝置中實(shí)驗(yàn)儀器a為圓底燒瓶；
故答案為：飽和NaHCO₃溶液；圓底燒瓶；
方案三：（1）反應(yīng)過(guò)快會(huì)使產(chǎn)生的氣體二氧化碳沒(méi)能完全被D裝置中堿石灰吸收；快速鼓入空氣，也會(huì)使裝置內(nèi)殘留二氧化碳不能被D裝置中堿石灰完全吸收；則測(cè)得的二氧化碳質(zhì)量偏小，所以測(cè)定結(jié)果偏�。�
故答案為：偏小；
（2）鼓入空氣，可把殘留在裝置B、C中二氧化碳全部由D中堿石灰吸收，因?yàn)榭諝庵泻�有二氧化碳，因此�?yīng)把鼓入的空氣中的二氧化碳吸收處理，所以裝置A應(yīng)放入氫氧化鈉溶液；
故答案為：NaOH溶液；
（3）如果D裝置直接與外界空氣相連通，則空氣中的水和二氧化碳會(huì)對(duì)測(cè)定結(jié)果帶來(lái)影響，所以裝置E的作用則是防止空氣中水和二氧化碳進(jìn)入裝置D中；
故答案為：防止空氣中CO₂和水蒸氣進(jìn)入D中；
（4）反應(yīng)中放出二氧化碳?xì)怏w的質(zhì)量=85.6g-83.4g=2.2g
設(shè)放出2.2g二氧化碳消耗碳酸鈉的質(zhì)量為x
Na₂CO₃～CO₂
106          44
x            2.2g
$\frac{106}{x}$=$\frac{44}{2.2g}$，解得 x=5.3g
純堿樣品Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{5.3g}{6g}$×100%≈88.3%
故答案為：88.3%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)含量的測(cè)定、物質(zhì)性質(zhì)的探究和實(shí)驗(yàn)基本操作，主要是實(shí)驗(yàn)過(guò)程的分析，掌握基本操作是解題關(guān)鍵，題目難度中等，測(cè)定二氧化碳質(zhì)量時(shí)注意空氣中的成分對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響．