Question

【題目】某純堿樣品中含有少量NaCl雜質，現(xiàn)用如圖所示裝置來測定純堿樣品中Na2CO3的質量分數(shù)(鐵架臺、鐵夾等在圖中均已略去；堿石灰是生石灰與氫氧化鈉的混合物，可以吸收水和二氧化碳)。

實驗步驟如下：

①按圖連接裝置，并檢查氣密性；

②準確稱得盛有堿石灰的干燥管D的質量為80.20g；

③準確稱得20.00g純堿樣品放入容器b中；

④打開分液漏斗a的旋塞，緩緩滴入稀硫酸，至不再產(chǎn)生氣泡為止；

⑤打開彈簧夾，往試管A中緩緩鼓入一定量空氣；

⑥然后稱得干燥管D的總質量為86.36g ；

⑦重復步驟⑤和⑥的操作，直到干燥管D的質量不變，為86.80 g。

試回答：

(1)裝置B中發(fā)生反應的離子方程式_________________________________；

(2)裝置A中試劑X應選用足量的（______）

A．飽和NaCl溶液 B．濃H2SO4

C．NaHCO3溶液 D．NaOH溶液

(3)①請用文字敘述裝置C的作用：__________________________________。

②請用文字敘述裝置E的作用：__________________________________。

(4)如果將分液漏斗中的硫酸換成濃度相同的鹽酸，則會導致測定結果_____(填“偏大”、 “偏小”或“不變”，下同)；若沒有操作⑤⑦，則會導致測定結果__________。

(5)根據(jù)實驗中測得的有關數(shù)據(jù)，計算出純堿樣品Na2CO3的質量分數(shù)為_________。

Answer 1

【答案】2H++CO32- = H2O+CO2↑ (2) 吸收CO2氣體中的水蒸氣，避免測量結果產(chǎn)生誤差(偏大) 防止空氣中的水或CO2進入D引起測量誤差(偏大) 偏大 偏小 79.5%

【解析】

B中發(fā)生發(fā)反應：Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+CO2↑，C中濃硫酸干燥二氧化碳，D中堿石灰增重為生成二氧化碳的質量，進而計算樣品中碳酸鈉的質量分數(shù)。通入空氣排盡裝置中二氧化碳，使二氧化碳進入D中完全吸收，空氣中的二氧化碳會影響實驗，A中盛放濃氫氧化鈉溶液可以除去空氣中二氧化碳。F裝置吸收空氣中的二氧化碳、水蒸氣，防止加入D中影響二氧化碳質量測定。

(1)在裝置B中，硫酸與碳酸鈉發(fā)生復分解反應，產(chǎn)生硫酸鈉、二氧化碳和水，發(fā)生反應的離子方程式是2H++CO32- =H2O+CO2↑；

(2)鼓入空氣可以將裝置內殘留的二氧化碳全部排出進入D裝置，達到精確測量的目的；裝置A中試劑X可以除去空氣中的二氧化碳，防止干擾物質含量的測定，達到精確測量的目的，應選用濃NOH溶液，選項D合理；

(3)①B中生成二氧化碳中混有水蒸氣，若沒有C裝置中盛有的濃硫酸來吸收，D中堿石灰就吸收二氧化碳與水蒸氣，導致測定二氧化碳的質量偏大，樣品中碳酸鈉的質量分數(shù)會偏大；

②裝置E盛有堿石灰，可以吸收空氣中的二氧化碳和水蒸氣，防止空氣中的水或CO2進入D引起測量誤差(偏大)；

(4)如果將分液漏斗中的硫酸換成濃度相同的鹽酸，由于HCl具有揮發(fā)性，它會與堿石灰發(fā)生反應，導致測定結果偏大；若沒有操作⑤⑦，碳酸鈉反應產(chǎn)生的部分二氧化碳氣體會在裝置中滯留，使測定結果偏��；

(5)生成二氧化碳的質量為m(CO2)=86.80 g-80.20g=6.60g，其物質的量為n(CO2)=6.60g÷44g/mol=0.15mol，根據(jù)碳原子守恒可知樣品中碳酸鈉的質量為m(Na2CO3)=0.15mol×106g/mol=15.9g，則純堿樣品Na2CO3的質量分數(shù)為：(15.9g÷20.00g) ×100%=79.5%。