Question

某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在一次探究活動(dòng)中，對(duì)一份純堿樣品（含有少量氯化鈉）的純度進(jìn)行測(cè)定，請(qǐng)你參與并回答有關(guān)問題．

（1）甲同學(xué)進(jìn)行如下操作：
①組裝好如圖儀器，并檢查

裝置的氣密性

；
②稱取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(yīng)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(jì)算出樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
（2）上圖B裝置的作用是

干燥CO₂氣體

； D裝置的作用是

吸收空氣中的CO₂和H₂O（水蒸氣），防止它們進(jìn)入C裝置中，出現(xiàn)誤差

．
【意外發(fā)現(xiàn)】C瓶中石灰水沒有變渾濁，同學(xué)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(yīng)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(yīng)生成CO₂等物質(zhì)]．
【實(shí)驗(yàn)探究】甲同學(xué)取少量實(shí)驗(yàn)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

①

（填“①”或“②”）成立．
【交流討論】對(duì)于如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，乙同學(xué)認(rèn)為：應(yīng)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(xué)認(rèn)為：應(yīng)在裝置A和B中間插入一個(gè)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(yīng)），并將新制的澄清石灰水換成足量NaOH溶液．
大家討論后認(rèn)為：乙同學(xué)的方案可行而丙同學(xué)的方案不可行．
【請(qǐng)你評(píng)價(jià)】丙同學(xué)方案不可行的原因是

NaHCO₃飽和溶液吸收HCl時(shí)產(chǎn)生CO₂，導(dǎo)致盛有NaOH溶液的洗氣瓶質(zhì)量增重偏大，造成誤差

．
【教師點(diǎn)撥】即便換成稀硫酸和NaOH溶液，反應(yīng)前后裝置中存在的CO₂也會(huì)使測(cè)定出的樣品純度不準(zhǔn)確．
【請(qǐng)你改進(jìn)】在上述基礎(chǔ)上，你的措施是

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(yīng)后殘留的CO₂，且稱量時(shí)C裝置兩端及B裝置的出口封閉

．
同學(xué)們?nèi)苑Q取6.0g試樣，用改進(jìn)完善后的方案重新實(shí)驗(yàn)．
【數(shù)據(jù)處理】裝置C實(shí)驗(yàn)前后兩次稱量的質(zhì)量差為2.2g，則樣品的純度為

88.3%

．（列出計(jì)算過程）
【實(shí)驗(yàn)反思】若不用上述方法，而用生成沉淀的方法來測(cè)定試樣中純堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可選用的試劑是

BaCl₂或CaCl₂溶液

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)制取氣體首先要裝置的氣密性進(jìn)行解答；
（2）根據(jù)濃硫酸具有吸水性進(jìn)行解答； 根據(jù)D裝置的作用是吸收空氣中的CO₂和H₂O（水蒸氣），防止它們進(jìn)入C裝置中，出現(xiàn)誤差進(jìn)行解答；
【實(shí)驗(yàn)探究】根據(jù)滴加足量稀HNO₃和AgNO₃溶液，無氣泡但有沉淀產(chǎn)生，說明有氯化銀生成，從而證明溶液中有氯離子存在進(jìn)行解答；
【請(qǐng)你評(píng)價(jià)】根據(jù)NaHCO₃飽和溶液吸收HCl時(shí)產(chǎn)生CO₂，導(dǎo)致盛有NaOH溶液的洗氣瓶質(zhì)量增重偏大，造成誤差進(jìn)行解答；
【請(qǐng)你改進(jìn)】根據(jù)原來裝置內(nèi)空氣中存有二氧化碳?xì)怏w，而使得計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確進(jìn)行解答；
【數(shù)據(jù)處理】根據(jù)裝置C實(shí)驗(yàn)前后兩次稱量的質(zhì)量差為二氧化碳的質(zhì)量可以求出碳酸鈉的質(zhì)量從而求出樣品的純度進(jìn)行解答；
【實(shí)驗(yàn)反思】根據(jù)碳酸鈉和氯化鋇或氯化鈣反應(yīng)生成碳酸鋇沉淀或碳酸鈣沉淀而不和氯化鈉反應(yīng)進(jìn)行解答．

解答：解：（1）實(shí)驗(yàn)制取氣體首先要裝置的氣密性，所以組裝好如圖儀器，并檢查裝置的氣密性；
（2）濃硫酸具有吸水性，圖B裝置的作用是干燥CO₂氣體； D裝置的作用是吸收空氣中的CO₂和H₂O（水蒸氣），防止它們進(jìn)入C裝置中，出現(xiàn)誤差；
【實(shí)驗(yàn)探究】滴加足量稀HNO₃和AgNO₃溶液，無氣泡但有沉淀產(chǎn)生，說明有氯化銀生成，從而證明溶液中有氯離子存在，說明生成的氣體中混有鹽酸揮發(fā)出來的HCl和碳酸鈣反應(yīng)生成氯化鈣，所以①成立；
【請(qǐng)你評(píng)價(jià)】NaHCO₃飽和溶液吸收HCl時(shí)產(chǎn)生CO₂，導(dǎo)致盛有NaOH溶液的洗氣瓶質(zhì)量增重偏大，造成誤差，所以丙同學(xué)方案不可行；
【請(qǐng)你改進(jìn)】原來裝置內(nèi)空氣中存有二氧化碳?xì)怏w，而使得計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確，改進(jìn)措施：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(yīng)后殘留的CO₂，且稱量時(shí)C裝置兩端及B裝置的出口封閉；
【數(shù)據(jù)處理】裝置C實(shí)驗(yàn)前后兩次稱量的質(zhì)量差為二氧化碳的質(zhì)量，設(shè)碳酸鈉的質(zhì)量為x．
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
106                   44
x                     2.2g

106

x

=

44

2.2g

x=5.3g
樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

5.3g

6.0g

×100%=88.3%
答：樣品的純度為88.3%．
【實(shí)驗(yàn)反思】碳酸鈉和氯化鋇或氯化鈣反應(yīng)生成碳酸鋇沉淀或碳酸鈣沉淀而不和氯化鈉反應(yīng)，若不用上述方法，而用生成沉淀的方法來測(cè)定試樣中純堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可選用的試劑是BaCl₂或CaCl₂溶液．
故答案為：（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(jìn)入C裝置中，出現(xiàn)誤差；
【實(shí)驗(yàn)探究】①；
【請(qǐng)你評(píng)價(jià)】NaHCO₃飽和溶液吸收HCl時(shí)產(chǎn)生CO₂，導(dǎo)致盛有NaOH溶液的洗氣瓶質(zhì)量增重偏大，造成誤差；
【請(qǐng)你改進(jìn)】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(yīng)后殘留的CO₂，且稱量時(shí)C裝置兩端及B裝置的出口封閉；
【數(shù)據(jù)處理】88.3%；
【實(shí)驗(yàn)反思】BaCl₂或CaCl₂溶液．

點(diǎn)評(píng)：此題是一道實(shí)驗(yàn)探究綜合題，充分的展示了化學(xué)知識(shí)的方方面面，該題綜合性強(qiáng)難度較大，對(duì)訓(xùn)練學(xué)生良好地思維品質(zhì)以及知識(shí)的嚴(yán)密性有較好的幫助．