Question

10．某校課外小組為測定某碳酸鈉和碳酸氫鈉混合物中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，甲、乙兩組同學(xué)分別進(jìn)行了下列相關(guān)實驗．
方案Ⅰ．甲組同學(xué)用質(zhì)量法，按如圖1所示的實驗流程進(jìn)行實驗：

（1）實驗時，蒸發(fā)結(jié)晶操作中，除了酒精燈外，還要用到的儀器是蒸發(fā)皿、玻璃棒
（2）有同學(xué)認(rèn)為“加入適量鹽酸”不好操控，應(yīng)改為“過量鹽酸”，便于操作且不影響測定的準(zhǔn)確性，你認(rèn)為對或錯對，為什么因鹽酸易揮發(fā)，過量的鹽酸在加熱過程中揮發(fā)不殘留，不影響結(jié)果．
（3）若實驗中測得樣品質(zhì)量為46.4g，固體質(zhì)量為40.95g，則碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45.7%．（保留3位有效數(shù)字）
（4）蒸發(fā)結(jié)晶過程中若有固體飛濺，測得碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏�。ㄌ钇�大 偏小 無影響）．
方案Ⅱ：乙組同學(xué)的主要實驗流程圖如圖2：

按如圖3所示裝置進(jìn)行實驗：

（5）在C中裝堿石灰來吸收凈化后的氣體．D裝置的作用是吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，以確保前一個干燥管中質(zhì)量增加量的準(zhǔn)確性．
（6）有的同學(xué)認(rèn)為為了減少實驗誤差，在反應(yīng)前后都通入N₂，反應(yīng)后通入N₂的目的是將B、C裝置中殘留CO₂全部驅(qū)入D裝置的堿石灰中，減小實驗誤差．
方案Ⅲ：氣體分析法
（7）把一定量樣品與足量稀硫酸反應(yīng)后，用如圖4裝置測量產(chǎn)生CO₂氣體的體積，B溶液最好采用b（以下選項中選擇）使測量誤差較�。�
a．飽和碳酸鈉溶液　     b．飽和碳酸氫鈉溶液
c．飽和氫氧化鈉溶液　 　d．飽和硫酸銅溶液．

Answer 1

分析 方案Ⅰ、樣品溶液后加入鹽酸，碳酸鈉和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉溶液，碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉溶液，蒸發(fā)結(jié)晶，稱量固體質(zhì)量，依據(jù)鈉元素守恒進(jìn)而求得碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
（1）蒸發(fā)結(jié)晶操作中，需要蒸發(fā)皿、酒精燈、玻璃棒等；
（2）根據(jù)測定方法分析，利用的是樣品質(zhì)量和反應(yīng)后所得氯化鈉的質(zhì)量計算，過濾鹽酸再蒸發(fā)濃縮時揮發(fā)，對測定結(jié)果無影響；
（3）若實驗中測得樣品質(zhì)量為46.4g，固體質(zhì)量為40.95g為氯化鈉，根據(jù)鈉元素守恒計算進(jìn)而計算質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（4）蒸發(fā)結(jié)晶過程中若有固體飛濺，氯化鈉質(zhì)量減少，測定碳酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)減�。�
方案Ⅱ、稱取一定量樣品裝入廣口瓶中，打并止水夾，緩慢鼓入空氣數(shù)分鐘用來趕凈裝置中的空氣，關(guān)閉止水夾，在干燥管內(nèi)填滿堿石灰，稱量，緩慢加入稀硫酸至不再產(chǎn)生氣體為止，打開止水夾，緩慢鼓入空氣數(shù)分鐘，把生成的二氧化碳全部趕到堿石灰干燥管中全部吸收，再稱量干燥管質(zhì)量，通過堿石灰的增重求得二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量和樣品質(zhì)量求得碳酸鈉的物質(zhì)的量，進(jìn)而求得質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
（5）在C中裝堿石灰來吸收凈化后的氣體，測定生成氣體質(zhì)量，該方案關(guān)鍵是要獲得產(chǎn)生的CO₂的質(zhì)量，故應(yīng)保證產(chǎn)生的二氧化碳完全被吸收，而空氣中二氧化碳不能被吸收，裝置D是防止空氣中的氣體進(jìn)入裝置C；
（6）所以反應(yīng)前后都要通入N₂，反應(yīng)后通入N₂的目的是：排盡裝置內(nèi)的空氣，將生成的二氧化碳從容器內(nèi)排出，被C裝置中堿石灰吸收；
方案Ⅲ：氣體分析法
（7）所選液體不溶解二氧化碳．

解答 解：（1）蒸發(fā)結(jié)晶操作中，需要蒸發(fā)皿、酒精燈、玻璃棒等，故答案為：蒸發(fā)皿、玻璃棒；
（2）利用的是樣品質(zhì)量和反應(yīng)后所得氯化鈉的質(zhì)量計算，過濾鹽酸再蒸發(fā)濃縮時揮發(fā)，對測定結(jié)果無影響，改為“過量鹽酸”，便于操作且不影響測定的準(zhǔn)確性，因鹽酸易揮發(fā)，過量的鹽酸在加熱過程中揮發(fā)不殘留，不影響結(jié)果；
故答案為：因鹽酸易揮發(fā)，過量的鹽酸在加熱過程中揮發(fā)不殘留，不影響結(jié)果；
（3）若實驗中測得樣品質(zhì)量為46.4g，固體質(zhì)量為40.95g，設(shè)碳酸鈉物質(zhì)的量為x，碳酸氫鈉物質(zhì)的量為Y，
106x+84y=46.4
2x+y=$\frac{40.95}{58.5}$
x=0.2mol
y=0.3mol
碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{0.2mol×106g/mol}{46.4g}$×100%=45.7%，
故答案為：45.7%；
（4）蒸發(fā)結(jié)晶過程中若有固體飛濺，氯化鈉質(zhì)量減少，測定碳酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，故答案為：偏小；
Ⅱ、（5）空氣中的水蒸氣和二氧化碳會被堿石灰吸收，故D的作用是吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，以確保前一個干燥管中質(zhì)量增加量的準(zhǔn)確性；
故答案為：吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，以確保前一個干燥管中質(zhì)量增加量的準(zhǔn)確性；
（6）該方案關(guān)鍵是要獲得產(chǎn)生的CO₂的質(zhì)量，實驗前容器內(nèi)含有空氣，空氣中含有二氧化碳，會影響生成的二氧化碳的量，反應(yīng)后裝置中容器內(nèi)含有二氧化碳，不能被C中堿石灰完全吸收，導(dǎo)致測定結(jié)果有較大誤差，所以反應(yīng)前后都要通入N₂，反應(yīng)后通入N₂的目的是：將生成的二氧化碳從容器內(nèi)排出，被C裝置中堿石灰吸收．
故答案為：將B、C裝置中殘留CO₂全部驅(qū)入D裝置的堿石灰中，減小實驗誤差．
方案Ⅲ：氣體分析法
（7）利用測定反應(yīng)生成的二氧化碳?xì)怏w體積的方法測定，在碳酸氫鈉溶液中二氧化碳不反應(yīng)，溶解度減小，利用裝置圖排飽和碳酸氫鈉溶液測定二氧化碳?xì)怏w的體積，二氧化碳和碳酸鈉、氫氧化鈉都反應(yīng)，在硫酸銅溶液中也溶解，
故答案為：b．

點評 本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的探究和組成分析判斷，主要是實驗過程的分析，掌握基本操作和測定原理是解題關(guān)鍵，題目難度中等．