Question

11．纯碱中常含有少量的NaCl杂质，利用下图的仪器装置可用来测定纯碱Na₂CO₃的百分含量：供选用的试剂有：纯碱样品、碱石灰、浓盐酸、浓H₂SO₄、NaOH溶液，稀硫酸，自来水、无水CaCl₂、饱和NaHCO₃溶液．

实验步骤：a按图连接好装置并检查气密性；b准确称量盛有干燥剂的干燥管D的质量（m₁g）；c准确称取纯碱样品质量（n₁g）并放入广口瓶内；d从分液漏斗中缓缓滴试剂3至不再产生气体为止；e缓缓鼓入空气数分钟，然后再称量D的总质量（设为m₂g），根据上述实验，回答下列问题：
（1）试剂1、3、4、5分别为1氢氧化钠溶液3稀硫酸4浓硫酸5碱石灰
（2）进行操作e时，要缓缓鼓入空气数分钟，鼓入空气的作用是将反应器中的CO₂全部吹出．
（3）如果撤去A装置，直接向B中缓缓鼓入空气，则会导致实验结果偏大（填“偏大”、“偏小”或“不变”）．
（4）进行d、e操作时，均要求“缓缓”进行，理由是速度太快，碱石灰不能完全吸收CO₂，使测定结果偏小．．
（5）装置C和E的作用分别是C干燥CO₂E防止空气中CO₂、H₂O进入D管．
（6）根据此实验，计算纯碱中Na₂CO₃百分含量的数学表达式为：$\frac{{106（{m_2}-{m_1}）}}{{44{n_1}}}×100%$．

Answer 1

分析 纯碱中常含有少量的NaCl杂质，利用下图的仪器装置可用来测定纯碱Na₂CO₃的百分含量，需要用空气把装置中空气赶净，生成的二氧化碳全部赶入装置D中吸收，为避免空气中二氧化碳干扰，空气先通过氢氧化钠溶液吸收空气中的二氧化碳，利用剩余气体赶净装置中空气后，从分液漏斗中缓缓滴入稀硫酸和样品中碳酸钠反应生成二氧化碳气体，到不再生成气体，二氧化碳通过装置C中 的浓硫酸干燥进入装置D中 的碱石灰吸收，缓缓通入空气数分钟把生成的二氧化碳全部赶出被装置C吸收，装置E是防止空气中二氧化碳和水蒸气进入装置D影响二氧化碳的测定，最后称量质量计算．
（1）试剂1为氢氧化钠溶液，试剂2为样品，试剂3为稀硫酸，试剂4为浓硫酸，试剂5为碱石灰；
（2）该实验进行至操作e时，要缓缓通入空气数分钟，能使生成的二氧化碳全部被碱石灰吸收；
（3）装置A作用是除去空气中的二氧化碳；
（4）上述实验操作d和e都要“缓缓”进行，能使二氧化碳缓缓通过碱石灰，从而被碱石灰完全吸收；
（5）浓硫酸能够吸收水蒸气，碱石灰吸收空气中二氧化碳和水蒸气，防止空气中CO₂、H₂O进入D管；
（6）根据提供的数据可以计算纯碱的质量分数，装置D质量变化为生成二氧化碳气体质量，结合碳元素守得到碳酸钠物质的量计算碳酸钠的含量．

解答 解：分析实验过程可知，纯碱中常含有少量的NaCl杂质，利用图中的仪器装置可用来测定纯碱Na₂CO₃的百分含量，需要用空气把装置中空气赶净，生成的二氧化碳全部赶入装置D中吸收，为避免空气中二氧化碳干扰，空气先通过氢氧化钠溶液吸收空气中的二氧化碳，利用剩余气体赶净装置中空气后，从分液漏斗中缓缓滴入稀硫酸和样品中碳酸钠反应生成二氧化碳气体，到不再生成气体，二氧化碳通过装置C中 的浓硫酸干燥进入装置D中 的碱石灰吸收，缓缓通入空气数分钟把生成的二氧化碳全部赶出被装置C吸收，装置E是防止空气中二氧化碳和水蒸气进入装置D影响二氧化碳的测定，最后称量质量计算．
（1）失水分析可知，试剂1为氢氧化钠溶液，试剂2为样品，试剂3为稀硫酸，试剂4为浓硫酸，试剂5为碱石灰，
故答案为：NaOH溶液； 稀硫酸；浓硫酸；碱石灰；
（2）该实验进行至操作e时，要缓缓通入空气数分钟，能使生成的二氧化碳全部被碱石灰吸收，将反应器中的CO₂全部吹出，
故答案为：将反应器中的CO₂全部吹出
（3）装置A作用是除去空气中的二氧化碳，如果撤去A，直接向B中缓缓通入空气，则会导致空气中的二氧化碳被碱石灰吸收，从而导致实验测定结果偏大．
故答案为：偏大；
（4）上述实验操作d和e都要“缓缓”进行，理由是使反应产生的二氧化碳能被碱石灰完全吸收；如果这两步做太快，则会导致二氧化碳不能被碱石灰完全吸收，从而导致实验测定结果偏小，
故答案为：速度太快，碱石灰不能完全吸收CO₂，使测定结果偏小；
（5）浓硫酸具有吸水性能够吸收二氧化碳气体中水蒸气，碱石灰吸收空气中二氧化碳和水蒸气，防止空气中CO₂、H₂O进入D管干扰二氧化碳质量测定，
故答案为：干燥CO₂；防止空气中CO₂、H₂O进入D管；
（6）根据提供的数据可以计算纯碱的质量分数，装置D质量变化为生成二氧化碳气体质量，结合碳元素守得到碳酸钠物质的量计算碳酸钠的含量，
设碳酸钠的质量为x，准确称量盛有干燥剂的干燥管D的质量（m₁g），然后再称量D的总质量（设为m₂g），二氧化碳质量=m₂-m₁，
  Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑，
   106                    44
   x                 （m₂-m₁）g
x=$\frac{106（{m}_{2}-{m}_{1}）}{44}$g

纯碱中Na₂CO₃百分含量的数学表达式=$\frac{\frac{106（{m}_{2}-{m}_{1}）}{44}}{{n}_{1}}$×100%=$\frac{{106（{m_2}-{m_1}）}}{{44{n_1}}}×100%$，

故答案为：$\frac{{106（{m_2}-{m_1}）}}{{44{n_1}}}×100%$．

点评 本题考查了物质含量的测定实验过程分析，气体除杂、气体质量测定方法及其注意问题等，合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础，题目难度中等．