Question

某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了測定純堿（Na₂CO₃）樣品（只含NaCl雜質(zhì)）中Na₂CO₃質(zhì)量分?jǐn)?shù)的實(shí)驗(yàn)方案．請回答下列問題：
小資料：堿石灰的主要成分是氫氧化鈉和氧化鈣的混合物
（1）氣體法。        
【原理思路】利用Na₂CO₃與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生CO₂，通過測量丙裝置實(shí)驗(yàn)前后的質(zhì)量得出CO₂質(zhì)量，從而計(jì)算碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。（不考慮原裝置內(nèi)空氣的影響）
【實(shí)驗(yàn)分析】小科同學(xué)根據(jù)以上思路，設(shè)計(jì)了如圖1的實(shí)驗(yàn)裝置。

圖1
①實(shí)驗(yàn)裝置乙中盛放的試劑為　            　，
其作用是                                   ；
裝置丁中堿石灰的作用是　       。（填字母）
A．吸收Na₂CO₃與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生CO₂ 
B．防止外界空氣中二氧化碳進(jìn)入丙中
C．干燥二氧化碳
②實(shí)驗(yàn)中如果滴加稀硫酸的速度過快，會(huì)導(dǎo)致測得樣品中碳酸鈉的
質(zhì)量分?jǐn)?shù)　    　（填寫“偏高”“偏低”或“不變”）．
③小明同學(xué)認(rèn)為小科的方案存在問題，即使操作規(guī)范下也會(huì)造成結(jié)果偏低，你
認(rèn)為他的理由是                               ，應(yīng)該將裝置甲中雙孔橡
膠塞換成三孔橡膠塞，并增加圖2裝置，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后緩緩?fù)ㄈ胍欢螘r(shí)間空氣，
目的是                   ，其中NaOH溶液的作用是                  。

圖2
（2）沉淀法．
【實(shí)驗(yàn)原理】利用碳酸根離子與鈣離子結(jié)合生成沉淀，通過沉淀的質(zhì)量而得出碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
【實(shí)驗(yàn)步驟】①用托盤天平稱取樣品11．0g放入燒杯中，加水使其完全溶解；
②加入過量的CaCl₂溶液充分反應(yīng)。證明CaCl₂過量（即Na₂CO₃已完全反應(yīng)）的方法是: 靜置，向上層清液中滴加           溶液，如果沒有白色沉淀生成，證明CaCl₂過量；
③過濾、操作X、干燥、稱量沉淀的質(zhì)量為10．0g，操作X的名稱是       ，如果缺少此操作會(huì)造成碳酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)          （填寫“偏高”“偏低”或“不變”）。  
④通過以上提供的數(shù)據(jù)計(jì)算出樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為　       。（寫出計(jì)算過程，結(jié)果保留至0．1%，共3分）

Answer 1

（1）①濃硫酸（或濃H₂SO₄）       吸收水蒸氣（或干燥CO₂）      B
②偏低        ③有CO₂殘留在燒瓶內(nèi)      將殘留的CO₂全部鼓入到并裝置中，使其完全被氫氧化鈉溶液吸收       吸收空氣中的CO₂
（2）②CaCl₂      ③  洗滌    偏高    ④  96．4%

試題分析：（1）因?yàn)槭峭ㄟ^測量丙裝置實(shí)驗(yàn)前后的質(zhì)量得出CO₂質(zhì)量，所以二氧化碳的質(zhì)量必須非常準(zhǔn)確，所以得保證進(jìn)入到裝置丙中是純凈的二氧化碳，所以①實(shí)驗(yàn)裝置乙中盛放的試劑為：濃硫酸（或濃H₂SO₄），作用是：吸收水蒸氣（或干燥CO₂），裝置丁中堿石灰的作用是：防止外界空氣中二氧化碳進(jìn)入丙中，故選B，②實(shí)驗(yàn)中如果滴加稀硫酸的速度過快，產(chǎn)生的二氧化碳來不及反應(yīng)，就排出了裝置丙外，使得二氧化碳的質(zhì)量偏小，自然會(huì)導(dǎo)致測得樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低；③小明同學(xué)認(rèn)為小科的方案存在問題，即使操作規(guī)范下也會(huì)造成結(jié)果偏低，他的理由是：有CO₂殘留在燒瓶內(nèi)，應(yīng)該將裝置甲中雙孔橡膠塞換成三孔橡膠塞，并增加圖2裝置，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后緩緩?fù)ㄈ胍欢螘r(shí)間空氣，目的是：將殘留的CO₂全部鼓入到并裝置中，使其完全被氫氧化鈉溶液吸收，其中NaOH溶液的作用是：吸收空氣中的CO₂，防止使二氧化碳的質(zhì)量偏大
（2）②加入過量的CaCl₂溶液充分反應(yīng)。證明CaCl₂過量（即Na₂CO₃已完全反應(yīng)）的方法是: 靜置，向上層清液中滴加CaCl₂溶液，如果沒有白色沉淀生成，證明CaCl₂過量；③過濾、操作X、干燥、稱量沉淀的質(zhì)量為10．0g，操作X的名稱是洗滌，防止沉淀上粘有NaCl，如果缺少此操作會(huì)造成碳酸鈉質(zhì)量偏大，質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高；④發(fā)生反應(yīng)的方程式為：CaCl₂+Na₂CO₃==CaCO₃↓+2NaCl，沉淀的質(zhì)量為10．0g，即碳酸鈣的質(zhì)量，根據(jù)方程式中Na₂CO₃與碳酸鈣的質(zhì)量關(guān)系，即可求出Na₂CO₃的質(zhì)量，進(jìn)一步算出樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
解：設(shè)樣品中碳酸鈉的質(zhì)量為x
Na₂CO₃+CaCl₂CaCO₃↓+2Na Cl      
106            100
x             10．0g
=
x=10．6g                    
∴碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：×100%=96．4%