Question

某Na₂CO₃樣品中混有少量NaCl，為測定該Na₂CO₃樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，某同學(xué)設(shè)計了一套實驗裝置（如下圖所示）．

實驗原理：
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
通過實驗測定反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂的質(zhì)量，即可求得原樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量，進(jìn)而求得Na₂CO₃在樣品中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
實驗步驟：
①如圖連接裝置（管口a、b、c暫不連接），并加入所需藥品．
②稱量并記錄裝置D的質(zhì)量（m₁）．（稱量時注意封閉此裝置）
③擠壓空氣氣囊，持續(xù)約1分鐘．
④連接管口a、b、c．
⑤打開分液漏斗F的活塞，將稀硫酸快速加入B中后，關(guān)閉活塞．
⑥擠壓空氣氣囊，持續(xù)約1分鐘．
⑦稱量并記錄裝置D的質(zhì)量（m₂）．（稱量時注意封閉此裝置）
⑧計算．
請?zhí)羁栈卮鹣铝袉栴}：
（1）裝置A的作用是______；裝置C的作用是______；裝置E的作用是______．步驟③操作的作用是______；步驟⑥操作的作用是______
（2）若所取Na₂CO₃樣品的質(zhì)量為5.3g，為確保實驗順利完成，分液漏斗F中至少要盛放10%的稀硫酸（密度為1.07g/mL）______mL（精確到0.1）．若m₁為51.20g，m₂為53.18g，則樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為______．

Answer 1

解：（1）裝置A中盛放氫氧化鈉溶液可以吸收混合氣體中的二氧化碳．?dāng)D壓空氣氣囊壓入空氣時，空氣中的二氧化碳被吸收；
故答案為：除去鼓入的空氣中的二氧化碳；
裝置C中盛放的濃硫酸可吸收混合氣體中的水分．連接在裝置B、D之間，起到除去由裝置B排出氣體中的水分，防止水分進(jìn)入裝置D而影響實驗結(jié)果；
故答案為：防止B中的水蒸氣進(jìn)入D中；
裝置E中盛放氫氧化鈉溶液，并且連接在裝置D之后，可吸收來自空氣中二氧化碳對裝置D的影響；
故答案為：防止空氣中的二氧化碳和水進(jìn)入D中影響實驗結(jié)果；
步驟③擠壓空氣氣囊，持續(xù)約1分鐘．通過壓入除出二氧化碳的空氣把裝置內(nèi)殘存含二氧化碳的空氣排氣，避免空氣中二氧化碳對實驗的影響；
故答案為：用除去二氧化碳的空氣趕走體系中的二氧化碳；
步驟⑥是在實驗中反應(yīng)結(jié)束后，擠壓空氣氣囊，持續(xù)約1分鐘，可以把殘留在裝置內(nèi)的二氧化碳全部排出，由裝置D進(jìn)行完全吸收，確保測定的準(zhǔn)確度；
故答案為：用除去二氧化碳的空氣將反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳全部趕入D中；
（2）若5.3g固體全部為碳酸，設(shè)完全反應(yīng)消耗10%稀硫酸的質(zhì)量為x，
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106 98
5.3g x×10%
解之得 x=49g
10%的稀硫酸（密度為1.07g/mL）的體積=≈45.8mL
故答案為：45.8；
裝置D實驗前后質(zhì)量m₁為51.20g，m₂為53.18g，則裝置D吸收二氧化碳的質(zhì)量=53.18g-51.20g=1.98g；
設(shè)參加反應(yīng)碳酸鈉的質(zhì)量為y
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106 44
y 1.98g
解之得 y=4.77g
樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=×100%=90%
故答案為：90%．
分析：（1）濃硫酸具有吸水性，常用作干燥劑以除去混合氣體中的水分；氫氧化鈉溶液能吸收二氧化碳?xì)怏w，常用來除去混合氣體中的二氧化碳；
實驗過程中，為減小誤差需要先把裝置內(nèi)的二氧化碳全部排出，還需要把裝置內(nèi)生成的二氧化碳?xì)怏w全部被吸收；
（2）確保實驗順利完成，需要考慮把5.3g樣品中的碳酸鈉完全反應(yīng)，因此，可通過假設(shè)樣品為純凈碳酸鈉完全反應(yīng)需要消耗硫酸的量確定要在分液漏斗中加入稀硫酸的量；
裝置D因吸收產(chǎn)生的二氧化碳而質(zhì)量增加，根據(jù)裝置D增加的二氧化碳質(zhì)量，利用反應(yīng)的化學(xué)方程式可計算參加反應(yīng)碳酸鈉的質(zhì)量．
點評：在計算長頸漏斗內(nèi)所加稀硫酸的量時要特別注意：確保實驗順利完成，必須保證稀硫酸的量足量，因此必須假設(shè)所取樣品為純凈的碳酸鈉來計算完全反應(yīng)所需要稀硫酸的量．