Question

【题目】某纯碱样品中含有少量NaCl杂质，现用如图所示装置来测定纯碱样品中Na2CO3的质量分数(铁架台、铁夹等在图中均已略去；碱石灰是生石灰与氢氧化钠的混合物，可以吸收水和二氧化碳)。

实验步骤如下：

①按图连接装置，并检查气密性；

②准确称得盛有碱石灰的干燥管D的质量为80.20g；

③准确称得20.00g纯碱样品放入容器b中；

④打开分液漏斗a的旋塞，缓缓滴入稀硫酸，至不再产生气泡为止；

⑤打开弹簧夹，往试管A中缓缓鼓入一定量空气；

⑥然后称得干燥管D的总质量为86.36g ；

⑦重复步骤⑤和⑥的操作，直到干燥管D的质量不变，为86.80 g。

试回答：

(1)装置B中发生反应的离子方程式_________________________________；

(2)装置A中试剂X应选用足量的（______）

A．饱和NaCl溶液 B．浓H2SO4

C．NaHCO3溶液 D．NaOH溶液

(3)①请用文字叙述装置C的作用：__________________________________。

②请用文字叙述装置E的作用：__________________________________。

(4)如果将分液漏斗中的硫酸换成浓度相同的盐酸，则会导致测定结果_____(填“偏大”、 “偏小”或“不变”，下同)；若没有操作⑤⑦，则会导致测定结果__________。

(5)根据实验中测得的有关数据，计算出纯碱样品Na2CO3的质量分数为_________。

Answer 1

【答案】2H++CO32- = H2O+CO2↑ (2) 吸收CO2气体中的水蒸气，避免测量结果产生误差(偏大) 防止空气中的水或CO2进入D引起测量误差(偏大) 偏大 偏小 79.5%

【解析】

B中发生发反应：Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+CO2↑，C中浓硫酸干燥二氧化碳，D中碱石灰增重为生成二氧化碳的质量，进而计算样品中碳酸钠的质量分数。通入空气排尽装置中二氧化碳，使二氧化碳进入D中完全吸收，空气中的二氧化碳会影响实验，A中盛放浓氢氧化钠溶液可以除去空气中二氧化碳。F装置吸收空气中的二氧化碳、水蒸气，防止加入D中影响二氧化碳质量测定。

(1)在装置B中，硫酸与碳酸钠发生复分解反应，产生硫酸钠、二氧化碳和水，发生反应的离子方程式是2H++CO32- =H2O+CO2↑；

(2)鼓入空气可以将装置内残留的二氧化碳全部排出进入D装置，达到精确测量的目的；装置A中试剂X可以除去空气中的二氧化碳，防止干扰物质含量的测定，达到精确测量的目的，应选用浓NOH溶液，选项D合理；

(3)①B中生成二氧化碳中混有水蒸气，若没有C装置中盛有的浓硫酸来吸收，D中碱石灰就吸收二氧化碳与水蒸气，导致测定二氧化碳的质量偏大，样品中碳酸钠的质量分数会偏大；

②装置E盛有碱石灰，可以吸收空气中的二氧化碳和水蒸气，防止空气中的水或CO2进入D引起测量误差(偏大)；

(4)如果将分液漏斗中的硫酸换成浓度相同的盐酸，由于HCl具有挥发性，它会与碱石灰发生反应，导致测定结果偏大；若没有操作⑤⑦，碳酸钠反应产生的部分二氧化碳气体会在装置中滞留，使测定结果偏小；

(5)生成二氧化碳的质量为m(CO2)=86.80 g-80.20g=6.60g，其物质的量为n(CO2)=6.60g÷44g/mol=0.15mol，根据碳原子守恒可知样品中碳酸钠的质量为m(Na2CO3)=0.15mol×106g/mol=15.9g，则纯碱样品Na2CO3的质量分数为：(15.9g÷20.00g) ×100%=79.5%。