Question

某兴趣小组走进实验室看到了一个不和谐的“音符”（如图1）．
（I）此情此景你首先想到是取用该药品时试剂瓶瓶塞应

 

放在桌上；取用后应立即塞上瓶塞密封保存，这是因为

 

．
（II）该兴趣小组同学为了测定某变质的烧碱样品中Na₂CO₃的质量分数，首先设计了图2所示的装置，加入过量的盐酸反应后，通过右侧注射器内收集到气体的量计算出Na₂CO₃的质量分数（已知该状态下CO₂的密度，所使用注射器最大量程为20mL）．

写出锥形瓶内所发生变化的化学方程式

 

，

 

，
小张认为该方案测得Na₂CO₃的质量分数不够准确，这是因为

 

，且小李认为该方案中样品取用的量也需要一定的控制，这是因为

 

．
（III）该兴趣小组同学在反思上面实验后设计了如图3的装置测定变质的烧碱样品中Na₂CO₃的质量分数．反应的开始、结束都要用注射器反复的排送空气．实验步骤为：
①检查装置的气密性． ②称取10克干燥的烧碱样品放入广口瓶中，D处注射器内加入适量的稀硫酸，准确称量装置F的质量320克，连好装置． ③打开弹簧夹1，反复推拉注射器A 10次，准确称量装置F的质量320.5克．④关闭弹簧夹1，然后推动活塞，让稀硫酸逐滴滴入样品中，直到不再产生气泡为止． ⑤打开弹簧夹1，缓缓推拉注射器A 10次． ⑥再准确称装置F质量为321.6克．
问题探究：
（i）若步骤⑤中注射器A推拉速率过快，则测定的Na₂CO₃的质量分数会

 

（填“偏大”、“偏小”、“不变”）．理由是

 

．
（ⅱ）试根据实验所记数据计算出该烧碱样品中Na₂CO₃的质量分数．（写出计算过程）

 

．

Answer 1

分析：（I）如图，瓶塞要倒放，防止污染瓶塞；氢氧化钠固体易吸收空气中的水分而潮解，且与二氧化碳反应，所以必须马上盖瓶塞．
（II）已知“某变质的烧碱样品中有Na₂CO₃”，所以和盐酸反应的化学方程式应有两个．产生的二氧化碳中混杂水蒸气等会使测得Na₂CO₃的质量分数不够准确；而若样品取得过多过少，也不利于测量．
（III）（i）二氧化碳释放的太快，不能被氢氧化钠完全吸收；所以测定的Na₂CO₃的质量分数会偏小．
（ⅱ）打开弹簧夹1，准确称量装置F的质量320.5克和321.6克，其质量差为二氧化碳的质量．知道二氧化碳的质量，便可根据化学方程式计算出碳酸钠的质量，从而计算该烧碱样品中Na₂CO₃的质量分数．

解答：解：（I）如图，瓶塞要倒放，会污染药品．不盖瓶塞会使氢氧化钠固体变质．
（II）已知反应物和生成物，可以书写化学方程式；小李和小张的分析正确．
（III）（i）注意操作的力度，实验的准确性，会影响实验的结果．
（ⅱ）准确求出二氧化碳的质量，便可根据化学方程式计算出碳酸钠的质量，从而计算该烧碱样品中Na₂CO₃的质量分数．
故答为：（I）倒；防止氢氧化钠固体吸水潮解和与二氧化碳反应变质；
（II）NaOH+HCl=NaCl+H₂O；Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑；产生的二氧化碳中混杂水蒸气、加入的盐酸的体积没有除去等（任写一种，合理答案均给分）；若样品取多了，产生气体可能超过注射器量程，若样品取少了，产生气体太少，无法测量．
（III）（i）偏小；生成二氧化碳气体不能完全被NaOH溶液吸收（合理答案均给分）
（ⅱ）二氧化碳的质量=321.6g-320.5g=1.1g（0.5分）
解：设样品中碳酸钠的质量为x，
Na₂CO₃+H₂SO₄₌Na₂SO₄+CO₂↑+H₂O（1分）
106               44
X                1.1g

106

Y

=

44

1.1g

x=2.65g（1分）
样品中碳酸钠的质量分数为：

2.65

10

╳100%=26.5%（0.5分）
答：该烧碱样品中Na₂CO₃的质量分数为26.5%．

点评：本题主要探究药品是否变质，掌握探究物质的组成成分以及含量的方法，学会实验数据处理或误差的分析；重点是：掌握根据化学方程式计算的步骤和方法．