Question

過碳酸鈉（Na₂CO₄）在洗滌、印染、紡織、造紙、醫(yī)藥衛(wèi)生等領域有大量應用，某化學研究性小組設計并完成了如下實驗．

【實驗目的】測定過碳酸鈉樣品（含有的雜質(zhì)不溶于水且不與酸反應）的純度．
【實驗原理】2Na₂CO₄+4HCl═4NaCl+2CO₂↑+O₂↑+2H₂O
【實驗裝置】如圖
【交流與討論】
Ⅰ．甲同學認為測定產(chǎn)物中O₂的體積即可測定樣品的純度．
（1）裝置②的作用是：

 

．
（2）裝置③的作用是：

 

，寫出此原理的化學方程式

 

．
（3）稱取適量樣品與足量濃鹽酸充分反應后，收集到的氧氣的體積為0.25L（已知該實驗條件下氧氣的密度為1.28g/L），則稱取的樣品質(zhì)量應大于

 

g；
Ⅱ．乙同學認為測定產(chǎn)物中CO₂的質(zhì)量（即反應前后裝置②的質(zhì)量差）就可測定樣品的純度．但利用上述實驗裝置測得CO₂的質(zhì)量并計算樣品的純度，結果會偏高，你認為原因可能是

 

；（填序號）A．濃鹽酸易揮發(fā)，產(chǎn)生的氯化氫氣體被裝置②吸收B．二氧化碳氣體逸出時帶出的水蒸氣在裝置②中冷凝而被吸收C．裝置①、②內(nèi)空氣中的二氧化碳被裝置②吸收
Ⅲ．丙同學提出了一種新方案，得到了大家的一致認可：稱取樣品12.5g，滴加足量濃鹽酸至樣品反應完全，再將燒瓶中所有的液體蒸發(fā)、結晶、烘干，稱得氯化鈉固體11.7g．則該樣品的純度為

 

．（寫出計算過程）

Answer 1

考點：實驗探究物質(zhì)的組成成分以及含量,量氣裝置,氣體的凈化（除雜）,書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式,根據(jù)化學反應方程式的計算

專題：科學探究

分析：Ⅰ．（1）根據(jù)實驗原理2Na₂CO₄+4HCl═4NaCl+2CO₂↑+O₂↑+2H₂O，要測定氧氣的量，必須先除去二氧化碳、氯化氫氣體等，再根據(jù)實驗裝置圖即可得出答案；
（2）二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，可利用此現(xiàn)象鑒別二氧化碳；
（3）先求出氧氣的質(zhì)量，再根據(jù)化學方程式中氧氣與過碳酸鈉的質(zhì)量關系，即可列比例求解出樣品中的過碳酸鈉的質(zhì)量，那么樣品的質(zhì)量就應該大于這個質(zhì)量；
Ⅱ．理論上可以根據(jù)生成二氧化碳的量求樣品純度，但是實際上難以通過實驗測得純凈的二氧化碳的質(zhì)量，因為反應前后裝置②的質(zhì)量差中還包括氯化氫和水蒸氣的質(zhì)量；所以難以求解；
Ⅲ．根據(jù)化學方程式中氯化鈉與過碳酸鈉的質(zhì)量關系，即可列比例求解樣品中的過碳酸鈉的質(zhì)量．

解答：解：
Ⅰ．（1）裝置②中濃氫氧化鈉的作用是除去二氧化碳和氯化氫氣體；
（2）裝置③中澄清石灰水的作用是驗證二氧化碳是否被除盡；化學方程式為：CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O
（3）設收集到的氧氣的體積為0.25L，需要過碳酸鈉的質(zhì)量為x，0.25L×1.28g/L=0.32g
2Na₂CO₄+4HCl═4NaCl+2CO₂↑+O₂↑+2H₂O
  244                     32
   x                     0.32

244

x

=

32

0.32g

x=2.44g
Ⅱ．測得二氧化碳的體積偏大，原因可能有：濃鹽酸易揮發(fā)，產(chǎn)生的氯化氫氣體被裝置②吸收；二氧化碳氣體逸出時帶出的水蒸氣在裝置②中冷凝而被吸收；裝置①、②內(nèi)空氣中的二氧化碳被裝置②吸收；
Ⅲ．設樣品中過碳酸鈉的質(zhì)量為y，
2Na₂CO₄+4HCl═4NaCl+2CO₂↑+O₂↑+2H₂O
  244          234   
   y           11.7g

y

244

=

11.7g

234

y=12.2g
該樣品的純度為

12.2g

12.5g

×100%=97.6%
答案：
Ⅰ．
（1）除去二氧化碳和氯化氫氣體；
（2）驗證二氧化碳是否被除盡；
（3）2.44；
Ⅱ．ABC；
Ⅲ．97.6%

點評：本題考查實驗裝置和混合物中樣品純度的計算．有關化學方程式的計算，要注意帶入方程式計算的必須是實際參加反應或?qū)嶋H生成的物質(zhì)質(zhì)量，否則就會造成實驗結果的偏大或偏�。�