Question

某研究性學習小組的同學在一次探究活動中，對一份純堿樣品（含有少量氯化鈉）的純度進行測定，請你參與并回答有關(guān)問題。

⑴ 甲同學進行如下操作：

① 組裝好如圖儀器，并檢查___________ ；

② 取6.0g試樣放入錐形瓶中，加入少量蒸餾水溶解，并在其他裝置中加入相應的藥品；

③ 稱量盛有新制澄清石灰水的裝置C的質(zhì)量；

④ 打開分液漏斗旋塞滴入鹽酸，直到不再產(chǎn)生氣泡為止；

⑤ 再次稱量裝置C 的總質(zhì)量；

⑥ 計算出樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)。

⑵ 上圖B裝置的作用是______________； D裝置的作用是__________________________。

【意外發(fā)現(xiàn)】C瓶中石灰水沒有變渾濁，同學們感到驚奇并產(chǎn)生了探究的欲望。

【提出猜想】原因猜想：

①是生成的氣體中混有鹽酸揮發(fā)出來的HCl；

②是生成的氣體流速太快，與石灰水反應產(chǎn)生了可溶性物質(zhì)[經(jīng)查資料分析可溶性物質(zhì)是Ca(HCO3)2，它能與酸反應生成CO2等物質(zhì)]。

【實驗探究】

甲同學取少量實驗后C瓶溶液于試管中，向其中依次滴加足量稀HNO3和AgNO3溶液，無氣泡但有沉淀產(chǎn)生。據(jù)此判斷只有猜想 __（填“①”或“②”）成立。

【交流討論】

對于如何改進實驗，乙同學認為：應將鹽酸換成稀硫酸，新制的澄清石灰水換成足量NaOH溶液；丙同學認為：應在裝置A和B中間插入一個盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣裝置以吸收HCl（CO2不溶于飽和NaHCO3溶液，也不與其反應），并將新制的澄清石灰水換成足量NaOH溶液 。

大家討論后認為：乙同學的方案可行而丙同學的方案不可行。

【請你評價】

丙同學方案不可行的原因是 。

【教師點撥】

即便換成稀硫酸和NaOH溶液，反應前后裝置中存在的CO2也會使測定出的樣品純度不準確。

【請你改進】

在上述基礎(chǔ)上，你的措施是 。

同學們?nèi)苑Q取6.0g試樣，用改進完善后的方案重新實驗。

【數(shù)據(jù)處理】

裝置C實驗前后兩次稱量的質(zhì)量差為2.2g，則樣品的純度為 _。（列出計算過程）

【實驗反思】

若不用上述方法，而用生成沉淀的方法來測定試樣中純堿的質(zhì)量分數(shù)，可選用的試劑是 。

 

Answer 1

（1）①裝置的氣密性

（2）干燥CO2氣體 吸收空氣中的CO2和H2O（水蒸氣），防止它們進入C裝置中，出現(xiàn)誤差

【請你評價】NaHCO3飽和溶液吸收HCl時產(chǎn)生CO2，導致盛有NaOH溶液的洗氣瓶質(zhì)量增重偏大，造成誤差

【請你改進】兩次稱量前，均向整套裝置中鼓入經(jīng)NaOH溶液洗滌過的空氣，目的是排盡裝置中原有空氣和反應后殘留的CO2，且稱量時C裝置兩端及B裝置的出口封閉

【數(shù)據(jù)處理】88.3%

【實驗反思】BaCl2或CaCl2溶液

【解析】

試題分析：（1）測定碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)主要根據(jù)碳酸鈉與鹽酸反應生成的二氧化碳的質(zhì)量計算出碳酸鈉的質(zhì)量，在制取任何氣體之前，均要檢查裝置的氣密性，以免漏氣；

（2）B裝置中的是濃硫酸，濃硫酸具有吸水性，可做干燥劑，此處的作用是干燥CO2氣體以免稱量的C的質(zhì)量偏大；D中的堿石灰也具有吸水性，主要是吸收空氣中的CO2和H2O（水蒸氣），防止它們進入C裝置中，出現(xiàn)誤差；產(chǎn)生了不溶于酸的沉淀，那么是硝酸銀沉淀，說明溶液中含有氯離子，那么猜想1正確；

【請你評價】由于氯化氫氣體溶于水后形成的鹽酸會與NaHCO3飽和溶液反應產(chǎn)生CO2，導致盛有NaOH溶液的洗氣瓶質(zhì)量增重偏大，造成誤差；

【請你改進】產(chǎn)生誤差的主要原因是由于容器中存在二氧化碳氣體，那么實驗時在兩次稱量前，均向整套裝置中鼓入經(jīng)NaOH溶液洗滌過的空氣，目的是排盡裝置中原有空氣和反應后殘留的CO2，且稱量時C裝置兩端及B裝置的出口封閉可減少誤差；

【數(shù)據(jù)處理】依據(jù)質(zhì)量守恒定律化學反應前后物質(zhì)的總質(zhì)量不變，那么減少的質(zhì)量即為生成的二氧化碳的質(zhì)量，即二氧化碳的質(zhì)量為2.2g，利用化學方程式根據(jù)碳酸鈉與二氧化碳反應的質(zhì)量比即可求出碳酸鈉的質(zhì)量。

設(shè)碳酸鈉的質(zhì)量為x；

Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2↑

106 44

X 2.2g

 

106／44=x／2.2g

X=5.3g

碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)=5.3g／6g ×100%=88.3%

【實驗反思】BaCl2與碳酸鈉反應可生成碳酸鋇沉淀；CaCl2溶液與碳酸鈉反應可生成碳酸鈣沉淀。

考點：實驗探究、利用化學方程式的計算