Question

4．为测定Na₂CO₃与Na₂SO₃混合物中各组分的含量，取样品23.2g 以如图所示装置进行实验：（铁架台、铁夹等仪器未在图中画出）

（1）将仪器连接好以后，必须进行的第一步操作是检验装置的气密性．
（2）此实验还必须用到的最重要的仪器是托盘天平；仪器F的作用是防止空气中的水蒸气、二氧化碳加入E装置中．
（3）已知仪器C中装有品红溶液，其作用是检验SO₂是否被B吸收完全，有人提出该溶液可能引起Na₂CO₃含量的测量结果比实际值偏低，理由是CO₂可溶于水．
（4）实验室中备有以下常用试剂：a．浓硫酸  b．品红溶液  c．酸性高锰酸钾溶液d．饱和碳酸氢钠溶液  e．氢氧化钠溶液  f．无水硫酸铜  g．碱石灰  h．五氧化二磷  i．无水氯化钙
①请将下列容器中应盛放的试剂序号填入相应空格：
B中c，D中a，E中g．
②实验过程中，当仪器A内的固体反应完全后，需打开活塞K，向A中通入大量的空气．这样做的目的是使生成的二氧化碳能够全部装置E中药品吸收．所通空气应先经过e试剂（填上述所供试剂的序号）处理，否则可能引起Na₂SO₃含量的测量结果比实际值偏低（填“偏高”、“偏低”或“没影响”）．
（5）若仪器E在试验完成时增重4.4g，则Na₂CO₃与Na₂SO₃的物质的量之比为1：1．

Answer 1

分析 由装置图可知，实验原理为：混合物中加入硫酸，转化为二氧化硫、二氧化碳，除去反应生成的二氧化硫，利用E装置的增重确定生成的二氧化碳的质量，根据二氧化碳的质量计算混合物中碳酸钠的质量，进而计算各组分的质量分数．
（1）由于需要测定二氧化碳的质量，整套装置应气密性良好，故实验之前应检验装置的气密性；
（2）实验测定二氧化碳的质量，进而计算碳酸钠的质量，要计算质量分数，需要知道样品的总质量，故应需要用托盘天平称量样品的质量；利用E装置的增重确定生成的二氧化碳的质量，故F装置目的是防止空气中的水蒸气、二氧化碳加入E装置中，影响测量结果；
（3）实验测定Na₂CO₃与Na₂SO₃混合物中各组分的含量，样品和酸反应生成的气体为二氧化碳和二氧化硫气体，利用B装置除去二氧化硫，利用E装置的增重确定生成的二氧化碳的质量，根据二氧化碳的质量计算混合物中碳酸钠的质量，为避免二氧化硫气体对测定结果的干扰，装置C作用是用品红试液验证二氧化硫是否被除净；
（4）实验原理是除去反应生成的二氧化硫，利用E装置的增重确定生成的二氧化碳的质量，根据二氧化碳的质量计算混合物中碳酸钠的质量，所以进入装置E中的二氧化碳要干燥、不含二氧化硫，装置B的作用是除去气体中的二氧化硫，试剂全部吸收二氧化硫，不能吸收二氧化碳且不能生成二氧化碳；装置C的作用是验证二氧化硫是否除尽，装置D的作用是干燥气体；
（5）装置内会残留部分二氧化碳，应使二氧化碳全部被装置E中药品吸收，故通入大量的空气目的是排尽装置内的二氧化碳，使生成的二氧化碳能够全部进入装置E中药品吸收；由于空气中含有二氧化碳，应先除去空气中的二氧化碳，若不除去空气中的二氧化碳，导致测定二氧化碳的质量增大，计算所得碳酸钠的质量增大，引起测定的Na₂S0₃质量减小；
（6）装置E在实验完成时增重4.4g为二氧化碳的质量，物质的量为$\frac{4.4g}{44g/mol}$=0.1mol，根据碳元素守恒可知混合物中碳酸钠的质量为0.1mol×106g/mol=10.6g，所以亚硫酸钠的质量为23.2g-10.6g=12.6g，亚硫酸钠物质的量为$\frac{12.6g}{126g/mol}$=0.1mol，据此计算．

解答 解：分析可知实验原理为：混合物中加入硫酸，转化为二氧化硫、二氧化碳，除去反应生成的二氧化硫，利用E装置的增重确定生成的二氧化碳的质量，根据二氧化碳的质量计算混合物中碳酸钠的质量，进而计算各组分的质量分数．
（1）由于需要测定二氧化碳的质量，整套装置应气密性良好，故实验之前应检验装置的气密性；
故答案为：检验装置的气密性；
（2）实验测定二氧化碳的质量，进而计算碳酸钠的质量，要计算质量分数，需要知道样品的总质量，故应需要用托盘天平称量样品的质量；
利用E装置的增重确定生成的二氧化碳的质量，故F装置目的是防止空气中的水蒸气、二氧化碳加入E装置中，影响测量结果；
故答案为：托盘天平；防止空气中的水蒸气、二氧化碳加入E装置中；
（3）样品和酸反应生成的气体为二氧化碳和二氧化硫气体，利用B装置除去二氧化硫，利用E装置的增重确定生成的二氧化碳的质量，根据二氧化碳的质量计算混合物中碳酸钠的质量，所以装置C的作用是用品红试液验证二氧化硫是否被B吸收完全；有人提出该溶液可能引起Na₂CO₃含量的测量结果比实际值偏低，是基于二氧化碳能溶于水；
故答案为：检验SO₂是否被B吸收完全；CO₂可溶于水；
（4）实验原理是除去反应生成的二氧化硫，利用E装置的增重确定生成的二氧化碳的质量，根据二氧化碳的质量计算混合物中碳酸钠的质量，故进入装置E中的二氧化碳要干燥、不含二氧化硫，所以装置B的作用是除去气体中的二氧化硫，试剂是吸收二氧化硫，不能吸收二氧化碳且不能生成二氧化碳，分析选项中试剂可知应选择c．酸性高锰酸钾溶液；装置C的作用是验证二氧化硫是否除尽，装置D的作用是干燥气体，选择试剂为a（浓硫酸），E和F装置中是盛碱石灰的干燥管，利用E装置的增重确定生成的二氧化碳的质量，F为了排除空气中的二氧化碳，水蒸气进入装置E产生误差；
故答案为：c；a；g；
（5）装置内会残留部分二氧化碳，应使二氧化碳全部被装置E中药品吸收，所以通入大量的空气目的是排尽装置内的二氧化碳，使生成的二氧化碳能够全部被装置E中药品吸收；由于空气中含有二氧化碳，应先除去空气中的二氧化碳，若不除去空气中的二氧化碳，导致测定二氧化碳的质量增大，计算所得碳酸钠的质量增大，引起测定的Na₂S0₃质量减小，导致Na₂SO₃含量偏低，可以使空气先通过e氢氧化钠溶液，除去含有的二氧化碳；
故答案为：使生成的二氧化碳能够全部装置E中药品吸收；e；偏低；
（6）装置E在实验完成时增重4.4g为二氧化碳的质量，物质的量为$\frac{4.4g}{44g/mol}$=0.1mol，根据碳元素守恒可知混合物中碳酸钠的质量为0.1mol×106g/mol=10.6g，所以亚硫酸钠的质量为23.2g-10.6g=12.6g，物质的量为$\frac{12.6g}{126g/mol}$=0.1mol，所以则Na₂CO₃与Na₂SO₃的物质的量之比为0.1mol：0.1mol=1：1，
故答案为：1：1．

点评 本题考查学生对实验原理的理解、物质组成的测定等，难度中等，理解原理是关键，需要学生具有扎实的基础知识与综合运用知识分析解决问题的能力．