Question

5．已知某纯碱样品中含有NaCl杂质，某校化学兴趣小组设计了实验方案测定该样品中纯碱的质量分数

（1）实验只提供盐酸、天平、蒸发皿、玻璃棒、铁架台（带铁夹，铁圈）甲同学设计了一个方案，实验中有关化学反应的方程式为Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+CO₂↑+H₂O
甲同学的做法是把蒸发皿放在铁架台的铁圈上，称量一定质量的样品于蒸发皿中，称量此时蒸发皿的质量，然后加入盐酸中用玻璃棒搅拌到不再生成气体为止，再称量蒸发皿的质量，利用两次称量的质量差得到生成二氧化碳气体的质量，结合碳元素守恒计算样品中碳酸钠的质量分数
（2）乙同学设计了如图1所示的实验装置，实验步骤为：
①准确称量盛有碱石灰的干燥管的质量（设为m₁）
②准确称取一定量的纯碱样品（设为m₀），并放入广口瓶中，用分液漏斗缓缓地滴入稀盐酸，待不再生成气体后，称量干燥管的总质量（设为m₂）
乙同学导出计算公式为：（Na₂CO₃）=$\frac{（m_{2}-m_{1}）×53}{m_{0}×22}$×100%，则m₂-m₁表示生成二氧化碳气体的质量
如果不计称量误差，该同学的实验结果有无误差？（填“有”、“无”）有如果有是偏大还是偏小偏大（如果无误差，此空和后面空不用填）产生误差的主要原因生成的二氧化碳气体中含水蒸气，干燥管会吸收空气中的水蒸气、二氧化碳气体
（3）丙同学认为乙同学在实验装置设计和实验药品上均有缺陷，若要解决乙同学在实验中出现的问题，可对乙同学的实验装置和实验药品进行适当改动，请按合理的顺序选择图2中的仪器，并完成下表：（用大写字母代表仪器，可重复使用）

选用的仪器
添加的药品（或必要的操作）

Answer 1

分析 （1）某纯碱样品中含有NaCl杂质，利用盐酸和碳酸钠反应生成二氧化碳气体的原理设计，称量一定量样品于蒸发皿中称量其质量，加入盐酸到不再生成气体为止，再称量蒸发皿的质量，利用两次质量差得到二氧化碳质量，结合碳元素守恒计算碳酸钠的质量分数；
（2）如图1所示的实验装置利用分液漏斗向广口瓶中的样品中加入盐酸到不再生成气体，利用碱石灰吸收生成的二氧化碳，称量反应前后干燥管的质量得到二氧化碳气体质量，结合碳元素守恒计算碳酸钠质量分数；
（3）根据将装置中生成的二氧化碳利用空气赶走，保证生成的二氧化碳完全被碱石灰吸收原则进行选择，空气中二氧化碳需要通过氢氧化钠溶液吸收，吸收二氧化碳前需要干燥，最后防止空气进入干扰二氧化碳质量测定和吸收．

解答 解：（1）实验只提供盐酸、天平、蒸发皿、玻璃棒、铁架台（带铁夹，铁圈）甲同学设计了一个方案，把蒸发皿放在铁架台的铁圈上，称量一定质量的样品于蒸发皿中，称量此时蒸发皿的质量，然后加入盐酸中用玻璃棒搅拌到不再生成气体为止，再称量蒸发皿的质量，利用两次称量的质量差得到生成二氧化碳气体的质量，结合碳元素守恒计算样品中碳酸钠的质量分数，反应的化学方程式为：Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+CO₂↑+H₂O，
故答案为：Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+CO₂↑+H₂O，把蒸发皿放在铁架台的铁圈上，称量一定质量的样品于蒸发皿中，称量此时蒸发皿的质量，然后加入盐酸中用玻璃棒搅拌到不再生成气体为止，再称量蒸发皿的质量，利用两次称量的质量差得到生成二氧化碳气体的质量，结合碳元素守恒计算样品中碳酸钠的质量分数；
（2）如图1所示的实验装置利用分液漏斗向广口瓶中的样品中加入盐酸到不再生成气体，利用碱石灰吸收生成的二氧化碳，称量反应前后干燥管的质量得到二氧化碳气体质量，结合碳元素守恒计算碳酸钠质量分数，（Na₂CO₃）=$\frac{（m_{2}-m_{1}）×53}{m_{0}×22}$×100%，则m₂-m₁表示样品中碳酸钠和盐酸反应生成的二氧化碳质量，如果不计称量误差，该同学的实验结果也有误差，生成的二氧化碳气体中的水蒸气被碱石灰吸收会导致二氧化碳气体质量增大，干燥管和空气直接相连会吸收空气中的水蒸气和二氧化碳也可以导致测定的二氧化碳质量增大，
故答案为：生成二氧化碳气体的质量，有，偏大，生成的二氧化碳气体中含水蒸气，干燥管会吸收空气中的水蒸气、二氧化碳气体；
（3）按照从左向右的顺序，装置分别是B、C、B、A、A，B中装有氢氧化钠溶液，将通入的空气中的二氧化碳除掉，保证装置的生成的二氧化碳完全被碱石灰吸收；
C装置中分液漏斗中选用稀硫酸，避免挥发；B中装有浓硫酸，用于干燥二氧化碳，避免水分干扰；A装置中装有碱石灰，用于测定生成的二氧化碳质量；A装置装有碱石灰，用于吸收空气中的二氧化碳和水，避免影响A中质量，
故答案为：

选用的仪器	B	C	B	A	A
添加的药品 （必要的操作）	装有氢氧化钠溶液，从c通入空气	分液漏斗装稀硫酸，锥形瓶内装样品溶液	浓硫酸	碱石灰，反应前后分别称量质量	碱石灰

点评 本题解答此类题型的关键是分析实验目的和探究方法，实验是通过生成的二氧化碳的质量来测定碳酸钠样品的成分含量，所以实验的成败在于收集的二氧化碳的质量是否准确，注意测定过程中的干扰问题，题目难度中等．