Question

4．為測定Na₂CO₃與Na₂SO₃混合物中各組分的含量，取樣品23.2g 以如圖所示裝置進行實驗：（鐵架臺、鐵夾等儀器未在圖中畫出）

（1）將儀器連接好以后，必須進行的第一步操作是檢驗裝置的氣密性．
（2）此實驗還必須用到的最重要的儀器是托盤天平；儀器F的作用是防止空氣中的水蒸氣、二氧化碳加入E裝置中．
（3）已知儀器C中裝有品紅溶液，其作用是檢驗SO₂是否被B吸收完全，有人提出該溶液可能引起Na₂CO₃含量的測量結(jié)果比實際值偏低，理由是CO₂可溶于水．
（4）實驗室中備有以下常用試劑：a．濃硫酸  b．品紅溶液  c．酸性高錳酸鉀溶液d．飽和碳酸氫鈉溶液  e．氫氧化鈉溶液  f．無水硫酸銅  g．堿石灰  h．五氧化二磷  i．無水氯化鈣
①請將下列容器中應(yīng)盛放的試劑序號填入相應(yīng)空格：
B中c，D中a，E中g(shù)．
②實驗過程中，當儀器A內(nèi)的固體反應(yīng)完全后，需打開活塞K，向A中通入大量的空氣．這樣做的目的是使生成的二氧化碳能夠全部裝置E中藥品吸收．所通空氣應(yīng)先經(jīng)過e試劑（填上述所供試劑的序號）處理，否則可能引起Na₂SO₃含量的測量結(jié)果比實際值偏低（填“偏高”、“偏低”或“沒影響”）．
（5）若儀器E在試驗完成時增重4.4g，則Na₂CO₃與Na₂SO₃的物質(zhì)的量之比為1：1．

Answer 1

分析 由裝置圖可知，實驗原理為：混合物中加入硫酸，轉(zhuǎn)化為二氧化硫、二氧化碳，除去反應(yīng)生成的二氧化硫，利用E裝置的增重確定生成的二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量計算混合物中碳酸鈉的質(zhì)量，進而計算各組分的質(zhì)量分數(shù)．
（1）由于需要測定二氧化碳的質(zhì)量，整套裝置應(yīng)氣密性良好，故實驗之前應(yīng)檢驗裝置的氣密性；
（2）實驗測定二氧化碳的質(zhì)量，進而計算碳酸鈉的質(zhì)量，要計算質(zhì)量分數(shù)，需要知道樣品的總質(zhì)量，故應(yīng)需要用托盤天平稱量樣品的質(zhì)量；利用E裝置的增重確定生成的二氧化碳的質(zhì)量，故F裝置目的是防止空氣中的水蒸氣、二氧化碳加入E裝置中，影響測量結(jié)果；
（3）實驗測定Na₂CO₃與Na₂SO₃混合物中各組分的含量，樣品和酸反應(yīng)生成的氣體為二氧化碳和二氧化硫氣體，利用B裝置除去二氧化硫，利用E裝置的增重確定生成的二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量計算混合物中碳酸鈉的質(zhì)量，為避免二氧化硫氣體對測定結(jié)果的干擾，裝置C作用是用品紅試液驗證二氧化硫是否被除凈；
（4）實驗原理是除去反應(yīng)生成的二氧化硫，利用E裝置的增重確定生成的二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量計算混合物中碳酸鈉的質(zhì)量，所以進入裝置E中的二氧化碳要干燥、不含二氧化硫，裝置B的作用是除去氣體中的二氧化硫，試劑全部吸收二氧化硫，不能吸收二氧化碳且不能生成二氧化碳；裝置C的作用是驗證二氧化硫是否除盡，裝置D的作用是干燥氣體；
（5）裝置內(nèi)會殘留部分二氧化碳，應(yīng)使二氧化碳全部被裝置E中藥品吸收，故通入大量的空氣目的是排盡裝置內(nèi)的二氧化碳，使生成的二氧化碳能夠全部進入裝置E中藥品吸收；由于空氣中含有二氧化碳，應(yīng)先除去空氣中的二氧化碳，若不除去空氣中的二氧化碳，導致測定二氧化碳的質(zhì)量增大，計算所得碳酸鈉的質(zhì)量增大，引起測定的Na₂S0₃質(zhì)量減�。�
（6）裝置E在實驗完成時增重4.4g為二氧化碳的質(zhì)量，物質(zhì)的量為$\frac{4.4g}{44g/mol}$=0.1mol，根據(jù)碳元素守恒可知混合物中碳酸鈉的質(zhì)量為0.1mol×106g/mol=10.6g，所以亞硫酸鈉的質(zhì)量為23.2g-10.6g=12.6g，亞硫酸鈉物質(zhì)的量為$\frac{12.6g}{126g/mol}$=0.1mol，據(jù)此計算．

解答 解：分析可知實驗原理為：混合物中加入硫酸，轉(zhuǎn)化為二氧化硫、二氧化碳，除去反應(yīng)生成的二氧化硫，利用E裝置的增重確定生成的二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量計算混合物中碳酸鈉的質(zhì)量，進而計算各組分的質(zhì)量分數(shù)．
（1）由于需要測定二氧化碳的質(zhì)量，整套裝置應(yīng)氣密性良好，故實驗之前應(yīng)檢驗裝置的氣密性；
故答案為：檢驗裝置的氣密性；
（2）實驗測定二氧化碳的質(zhì)量，進而計算碳酸鈉的質(zhì)量，要計算質(zhì)量分數(shù)，需要知道樣品的總質(zhì)量，故應(yīng)需要用托盤天平稱量樣品的質(zhì)量；
利用E裝置的增重確定生成的二氧化碳的質(zhì)量，故F裝置目的是防止空氣中的水蒸氣、二氧化碳加入E裝置中，影響測量結(jié)果；
故答案為：托盤天平；防止空氣中的水蒸氣、二氧化碳加入E裝置中；
（3）樣品和酸反應(yīng)生成的氣體為二氧化碳和二氧化硫氣體，利用B裝置除去二氧化硫，利用E裝置的增重確定生成的二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量計算混合物中碳酸鈉的質(zhì)量，所以裝置C的作用是用品紅試液驗證二氧化硫是否被B吸收完全；有人提出該溶液可能引起Na₂CO₃含量的測量結(jié)果比實際值偏低，是基于二氧化碳能溶于水；
故答案為：檢驗SO₂是否被B吸收完全；CO₂可溶于水；
（4）實驗原理是除去反應(yīng)生成的二氧化硫，利用E裝置的增重確定生成的二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量計算混合物中碳酸鈉的質(zhì)量，故進入裝置E中的二氧化碳要干燥、不含二氧化硫，所以裝置B的作用是除去氣體中的二氧化硫，試劑是吸收二氧化硫，不能吸收二氧化碳且不能生成二氧化碳，分析選項中試劑可知應(yīng)選擇c．酸性高錳酸鉀溶液；裝置C的作用是驗證二氧化硫是否除盡，裝置D的作用是干燥氣體，選擇試劑為a（濃硫酸），E和F裝置中是盛堿石灰的干燥管，利用E裝置的增重確定生成的二氧化碳的質(zhì)量，F(xiàn)為了排除空氣中的二氧化碳，水蒸氣進入裝置E產(chǎn)生誤差；
故答案為：c；a；g；
（5）裝置內(nèi)會殘留部分二氧化碳，應(yīng)使二氧化碳全部被裝置E中藥品吸收，所以通入大量的空氣目的是排盡裝置內(nèi)的二氧化碳，使生成的二氧化碳能夠全部被裝置E中藥品吸收；由于空氣中含有二氧化碳，應(yīng)先除去空氣中的二氧化碳，若不除去空氣中的二氧化碳，導致測定二氧化碳的質(zhì)量增大，計算所得碳酸鈉的質(zhì)量增大，引起測定的Na₂S0₃質(zhì)量減小，導致Na₂SO₃含量偏低，可以使空氣先通過e氫氧化鈉溶液，除去含有的二氧化碳；
故答案為：使生成的二氧化碳能夠全部裝置E中藥品吸收；e；偏低；
（6）裝置E在實驗完成時增重4.4g為二氧化碳的質(zhì)量，物質(zhì)的量為$\frac{4.4g}{44g/mol}$=0.1mol，根據(jù)碳元素守恒可知混合物中碳酸鈉的質(zhì)量為0.1mol×106g/mol=10.6g，所以亞硫酸鈉的質(zhì)量為23.2g-10.6g=12.6g，物質(zhì)的量為$\frac{12.6g}{126g/mol}$=0.1mol，所以則Na₂CO₃與Na₂SO₃的物質(zhì)的量之比為0.1mol：0.1mol=1：1，
故答案為：1：1．

點評 本題考查學生對實驗原理的理解、物質(zhì)組成的測定等，難度中等，理解原理是關(guān)鍵，需要學生具有扎實的基礎(chǔ)知識與綜合運用知識分析解決問題的能力．