Question

12．某品牌純堿中含有少量氯化鈉．某化學探究小組為了測定該純堿的純度（即碳酸鈉的質量分數(shù)），組內一同學設計了如下實驗：
【設計實驗方案】實驗裝置（如圖2所示，固定裝置略去）：

需要測定的實驗數(shù)據(jù)：純堿樣品的質量；實驗前后C裝置（包含氫氧化鈉固體）的質量．
（1）A裝置中反應化學方程式是Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑．為了保證純堿樣品中的碳酸鈉完全反應，其操作是逐滴滴入稀硫酸至不再產生氣泡為止．
（2）B裝置的作用是除去水蒸氣；C裝置的化學方程式是2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂0；
（3）補充D裝置裝氫氧化鈉固體的球形管（簡要敘述或畫出裝置示意圖）．
【交流與表達】
（4）有同學認為圖2所示實驗裝置會造成測得純堿的純度偏低，原因是AB裝置中殘留反應產生的二氧化碳氣體未被C中的氫氧化鈉吸收．
（5）為了克服圖2裝置的不足，有同學提出，還應增加圖1裝置與A裝置連接（A裝置中原雙孔橡膠塞換成三孔橡膠塞），在反應前、后用圖1裝置分兩次緩緩鼓入空氣．
①反應前，斷開B、C裝置之間的連接，用圖1裝置鼓入空氣的作用是用不含二氧化碳的空氣排出AB裝置中原有的空氣．
②反應后，用圖1裝置鼓入空氣的作用是用不含二氧化碳的空氣排出殘留在AB裝置中反應產生的二氧化碳氣體．
③在A裝置中的反應發(fā)生時，開關K處于關閉狀態(tài)，其原因是如果不處于關閉狀態(tài)，生成的二氧化碳會進入圖1被圖1中氫氧化鈉吸收．
【數(shù)據(jù)處理】
（6）稱得純堿樣品的質量為10.8g，實驗前、后C裝置的總質量分別為75.2g和79.6g，純堿的純度為98.1%（計算結果保留小數(shù)點后1位）．
【反思與評價】
（7）能否用稀鹽酸代替稀硫酸？同學們經過討論認為不能，理由是稀鹽酸揮發(fā)出氯化氫氣體，被C裝置吸收，影響實驗測定．
（8）改進后的實驗裝置能減少測定的誤差，原因是①反應生成的CO₂盡可能被裝置C吸收；②避免AB裝置中原來空氣中二氧化碳氣體對實驗的干擾．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反應方程式的寫法和反應的實驗現(xiàn)象判斷是否反應完全；
（2）根據(jù)濃硫酸的吸水性和，二氧化碳和氫氧化鈉反應生成碳酸鈉和水進行分析；
（3）根據(jù)D裝置的作用進行分析；
（4）根據(jù)反應結束后裝置內殘留二氧化碳進行分析；
（5）①根據(jù)圖1的用途考慮；
②根據(jù)氣體將反應生成的二氧化碳趕到C裝置進行分析；
③根據(jù)圖1中氫氧化鈉可以吸收二氧化碳進行分析；
（6）根據(jù)C裝置質量的增加量就是生成二氧化碳的質量，根據(jù)二氧化碳的質量算出碳酸鈉的質量，然后再計算碳酸鈉的質量分數(shù)即可；
（7）根據(jù)鹽酸的揮發(fā)性進行分析；
（8）根據(jù)改進后裝置的優(yōu)點進行分析．

解答 解：（1）碳酸鈉和硫酸反應生成硫酸鈉、水和二氧化碳，化學方程式為：Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑，因為該反應有氣泡產生，沒有氣泡產生了，說明反應完了；
（2）濃硫酸具有吸水性，所以主要是除去二氧化碳中的水蒸氣；C裝置中的反應是氫氧化鈉和二氧化碳反應生成碳酸鈉和水，化學方程式為：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂0；
（3）D裝置是防止空氣中的水、二氧化碳進入C裝置造成誤差，所以用裝氫氧化鈉固體的球形管就能達到目的；
（4）反應結束后在AB裝置中會殘留反應生成的二氧化碳氣體未被C中的氫氧化鈉吸收，導致二氧化碳質量減少，結果會偏��；
（5）①鼓入的空氣經過了氫氧化鈉，已經把空氣中二氧化碳除去，用不含二氧化碳的空氣排出AB裝置中原有的空氣，由于原有的空氣中含有二氧化碳；
②用不含二氧化碳的空氣排出殘留在AB裝置中反應產生的二氧化碳氣體，使反應產生的二氧化碳全部被C裝置吸收；
③如果不處于關閉狀態(tài)，生成的二氧化碳會進入圖1被圖1中氫氧化鈉吸收；
（6）C裝置質量的增加量就是生成二氧化碳的質量，所以生成二氧化碳的質量為：79.6g-75.2g=4.4g，
設要生成4.4g二氧化碳需要碳酸鈉質量為x
Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106                     44
x                       4.4g
$\frac{106}{x}$=$\frac{44}{4.4g}$
x=10.6g，
所以純堿的純度為：$\frac{10.6g}{10.8g}$×100%=98.1%；
（7）稀鹽酸揮發(fā)出氯化氫氣體，被C裝置吸收，影響實驗測定；
（8）改進后裝置的優(yōu)點有：反應生成的CO₂盡可能被C裝置吸收；避免AB裝置中原來空氣中二氧化碳氣體對實驗的干擾．
故答案為：（1）Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑，逐滴滴入稀硫酸至不再產生氣泡為止；
（2）除去水蒸氣；2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂0；
（3）裝氫氧化鈉固體的球形管；
（4）AB裝置中殘留反應產生的二氧化碳氣體未被C中的氫氧化鈉吸收；
（5）①用不含二氧化碳的空氣排出AB裝置中原有的空氣；
②用不含二氧化碳的空氣排出殘留在AB裝置中反應產生的二氧化碳氣體；
③避免圖1裝置吸收反應產生的部分二氧化碳氣體；
（6）98.1；
（7）稀鹽酸揮發(fā)出氯化氫氣體，被C裝置吸收，影響實驗測定；
（8）避免AB裝置中原來空氣中二氧化碳氣體對實驗的干擾．

點評 本題容易出錯的地方是第（5）小題，要知道通入不含有二氧化碳空氣的目的，只有將生成的二氧化碳全部吸收才能使結果更準確．