Question

8．已知某碳酸鈉樣品中含有少量NaCl雜質，為測定該樣品中Na₂CO₃的質量分數，可用如圖所示的裝置進行實驗．主要實驗步驟如下：

①按如圖所示裝置來組裝儀器，并檢查裝置的氣密性；
②將ag碳酸鈉樣品放入錐形瓶中，加入適量蒸餾水溶解，得到碳酸鈉樣品溶液
③稱量盛有堿石灰的U型管的質量為bg；
④通過分液漏斗滴入6mol•L^-1的硫酸，直到不再產生氣體為止；
⑤從導管A處緩緩鼓入一定量的空氣
；⑥再次稱量盛有堿石灰的U型管的質量為cg；
⑦重復步驟⑤和⑥的操作，直到U型管的質量基本不變，為dg．請回答下列問題：
（1）裝置中干燥管B的作用是防止空氣中的CO₂和水氣進入U型管中；
（2）如果將分液漏斗中的硫酸換成物質的量濃度相同的鹽酸，Na₂CO₃的質量分數測量結果將偏高_（填“偏高”、“偏低”或“不變”）；
（3）步驟⑤的目的是把反應產生的CO₂全部導入U型管中；若缺少該步驟，則Na₂CO₃的質量分數測量結果將偏低（填“偏高”、“偏低”或“不變”）；
（4）步驟⑦的目的是判斷反應產生的CO₂是否全部排出，并被U型管中的堿石灰吸收；
（5）該樣品中Na₂CO₃的質量分數為$\frac{106（d-b）}{44a}$×100%．

Answer 1

分析 （1）由于空氣中也有二氧化碳和水分，干燥管B的作用就是不讓它們進入的；
（2）根據鹽酸的揮發(fā)性考慮；
（3）由于反應完了錐形瓶中存留有二氧化碳，鼓入一定量的空氣就是為了驅趕它們的；
（4）重復步驟⑤和⑥的操作，直到U型管的質量基本不變，為了將二氧化碳全部趕過去；
（5）根據U型管的質量的增加量就是生成的二氧化碳的質量，根據二氧化碳的質量算出碳酸鈉的質量，再用碳酸鈉的質量除以樣品質量即可．

解答 解：（1）U型管中的堿石灰是為了吸收反應生成的二氧化碳，但空氣中也存在二氧化碳，干燥管B的作用就是防止空氣中的二氧化碳和水分進入U型管，對結果產生誤差；
故答案為：防止空氣中的CO₂和水氣進入U型管中；
（2）由于鹽酸具有揮發(fā)性，也會隨著二氧化碳進入U型管，被誤認為是二氧化碳，所以二氧化碳的質量偏大，算出的碳酸鈉的質量也會偏大的，所以結果會偏大；
故答案為：偏高；
（3）由于反應完了錐形瓶中存留有二氧化碳，鼓入一定量的空氣就是將殘留的二氧化碳完全排入U型管，若缺少該步驟，二氧化碳質量減少，則Na₂CO₃的質量分數測量結果將偏低，
故答案為：把反應產生的CO₂全部導入U型管中；偏低；
（4）重復步驟⑤和⑥的操作，直到U型管的質量基本不變，說明二氧化碳已經被全部排到U型管中，
故答案為：判斷反應產生的CO₂是否全部排出，并被U型管中的堿石灰吸收；
（5）設需要碳酸鈉的質量為X，則：
Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106                                         44
X                                            d-b
解得X=$\frac{106（d-b）}{44}$g；
所以試樣中純堿的質量分數的計算式=$\frac{106（d-b）}{44a}$×100%；
故答案為：$\frac{106（d-b）}{44a}$×100%；

點評 本題考查了物質組成定量測定的實驗方案設計和分析判斷，主要考查鈉及其化合物的性質應用，容易出錯的地方是不設計干燥管B，忘記空氣中的二氧化碳和水分也能夠進入U型管中，會使結果偏大，題目難度中等．