Question

16．過(guò)碳酸鈉（ Na₂CO₄）是一種很好的供氧劑，其與稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Na₂CO₄+4HCl═4NaCl+2CO₂+O₂+2H₂O．市售過(guò)碳酸鈉一般都含有碳酸鈉，為測(cè)定某過(guò)碳酸鈉樣品（只含Na₂CO₄和Na₂CO₃）的純度，某化學(xué)興趣小組采用以下兩種方案實(shí)施：
方案一：[樣品]$\stackrel{操作①}{→}$[樣品m₁g]$→_{操作②}^{稀鹽酸}$[溶液]$\stackrel{操作③}{→}$[固體]$\stackrel{操作①}{→}$[固體m₂g]
（1）操作①和③的名稱(chēng)分別為稱(chēng)量、蒸發(fā)結(jié)晶
（2）上述操作中，使用到玻璃棒的有②③（填操作序號(hào)）
（3）請(qǐng)簡(jiǎn)述操作③的操作過(guò)程得到的溶液在蒸發(fā)皿中加熱蒸發(fā)，用玻璃棒不斷攪拌到大量晶體析出，停止加熱靠余熱蒸發(fā)剩余的水分得到氯化鈉固體
方案二：按如圖安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，Q為一塑料氣袋，隨意取適量樣品于其中，打開(kāi)分液漏斗活塞，將稀鹽酸滴人氣袋中至充分反應(yīng)．
（4）為測(cè)定反應(yīng)生成氣體的總體積，滴稀鹽酸前必須關(guān)閉K₁、K₂，打開(kāi)K₃（填“K₁”、“K₂”或“K₃”）．導(dǎo)管a的作用是平衡分液漏斗上下的壓強(qiáng)使順利流下．
（5）當(dāng)上述反應(yīng)停止后，使K₁、K₃處于關(guān)閉狀態(tài)，K₂處于打開(kāi)狀態(tài)，再緩緩打開(kāi)K_l． B中裝的固體試劑是堿石灰，為何要緩緩打開(kāi)K1？讓生成的二氧化碳能充分被b中堿石灰吸收，使量筒內(nèi)收集到純凈的氧氣．
（6）實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，量筒I中有xmL水，量筒Ⅱ中收集到了ymL氣體，則樣品中過(guò)碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是$\frac{122y}{53x-37y}$．

Answer 1

分析 方案一：（1）樣品稱(chēng)量可以得到樣品質(zhì)量為m₁g，加入稀鹽酸溶解后，過(guò)濾得到溶液為氯化鈉溶液，蒸發(fā)濃縮結(jié)、冷卻結(jié)晶、洗滌、干燥得到氯化鈉，稱(chēng)量得到固體氯化鈉的質(zhì)量為m₂g；
（2）溶解、蒸發(fā)結(jié)晶需要用到玻璃棒；
（3）操作③是從溶液中獲得晶體；
（4）反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂、O₂使氣球變大，將廣口瓶中氣體排出，水進(jìn)入量筒Ⅰ中，所以量筒Ⅰ中水的體積即為產(chǎn)生的CO₂、O₂的體積；為使分液漏斗內(nèi)液體順利流下，應(yīng)是分液漏斗內(nèi)外壓強(qiáng)相等；
（5）用堿石灰吸收二氧化碳，量筒Ⅱ中排出液態(tài)的體積為氧氣體積，氣流速度太快，不利于二氧化碳吸收；
（6）根據(jù)生成氧氣的體積計(jì)算過(guò)碳酸鈉反應(yīng)生成二氧化碳的體積，結(jié)合二氧化碳的總體積可以計(jì)算碳酸鈉反應(yīng)生成二氧化碳的體積，根據(jù)二氧化碳的可以起到過(guò)碳酸鈉與碳酸鈉的物質(zhì)的量之比，進(jìn)而計(jì)算過(guò)碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：樣品稱(chēng)量可以得到樣品質(zhì)量為m₁g，加入稀鹽酸溶解后，過(guò)濾得到溶液為氯化鈉溶液，蒸發(fā)濃縮結(jié)、冷卻結(jié)晶、洗滌、干燥得到氯化鈉，稱(chēng)量得到固體氯化鈉的質(zhì)量為m₂g．
（1）操作①為稱(chēng)量固體質(zhì)量，操作③為結(jié)晶得到氯化鈉固體，
故答案為：稱(chēng)量；蒸發(fā)結(jié)晶；
（2）固體溶解需要玻璃棒攪拌加速溶解，溶液中得到溶質(zhì)固體需要在蒸發(fā)皿中加熱蒸發(fā)結(jié)晶，過(guò)程中需要玻璃棒攪拌，受熱均勻，上述操作中，使用到玻璃棒的有②③，
故答案為：②③；
（3）溶液中得到溶質(zhì)固體的方法是加熱蒸發(fā)結(jié)晶析出，具體操作為：得到的溶液在蒸發(fā)皿中加熱蒸發(fā)，用玻璃棒不斷攪拌到大量晶體析出，停止加熱靠余熱蒸發(fā)剩余的水分得到氯化鈉固體，
故答案為：得到的溶液在蒸發(fā)皿中加熱蒸發(fā)，用玻璃棒不斷攪拌到大量晶體析出，停止加熱靠余熱蒸發(fā)剩余的水分得到氯化鈉固體；
（4）反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂、O₂使氣球變大，將廣口瓶中氣體排出，水進(jìn)入量筒Ⅰ中，所以量筒Ⅰ中水的體積即為產(chǎn)生的CO₂、O₂的體積，所以滴稀H₂SO₄前必須關(guān)閉K₁、K₂打開(kāi)K₃，為使分液漏斗內(nèi)液體順利流下，應(yīng)是分液漏斗內(nèi)外壓強(qiáng)相等，所以導(dǎo)管a的作用是平衡分液漏斗上下的壓強(qiáng)使順利流下，
故答案為：K₁、K₂；K₃； 平衡分液漏斗上下的壓強(qiáng)使順利流下；
（5）用堿石灰吸收二氧化碳，量筒Ⅱ中排出液態(tài)的體積為氧氣體積，緩緩打開(kāi)K₁，讓生成的二氧化碳能充分被b中堿石灰吸收，使量筒內(nèi)收集到純凈的氧氣，
故答案為：堿石灰；讓生成的二氧化碳能充分被b中堿石灰吸收，使量筒內(nèi)收集到純凈的氧氣；
（6）量筒I中有xmL水，則CO₂、O₂的總體積為xmL，量筒Ⅱ中收集到了ymL氣體，則O₂總體積為y mL，則反應(yīng)2Na₂CO₄+4HCl═4NaCl+2CO₂+O₂+2H₂O，生成的二氧化碳為2y mL，碳酸鈉反應(yīng)生成二氧化碳為（x-y-2y）=（x-3y） mL，生成二氧化碳物質(zhì)的量之比為2y：（x-3y），則Na₂CO₄與碳酸鈉的物質(zhì)的量之比為2y：（x-3y），故樣品中過(guò)碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是$\frac{2y×122}{2y×122+（x-3y）×106}$=$\frac{122y}{53x-37y}$，
故答案為：$\frac{122y}{53x-37y}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)含量的實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法，關(guān)鍵是理解測(cè)定原理，定量實(shí)驗(yàn)中盡可能減小誤差，（6）中計(jì)算為易錯(cuò)點(diǎn)，注意測(cè)量氣體的體積不一定是標(biāo)況下，題目難度中等．