Question

工業(yè)上用侯氏制堿法可制得碳酸氫鈉晶體，該反應(yīng)原理可以用以下化學(xué)方程式表示：
NH₃+CO₂+H₂O+NaCl（飽和）=NaHCO₃（晶體）↓+NH₄Cl
某興趣小組欲測(cè)定上述反應(yīng)所制得的樣品中碳酸氫鈉的純度，設(shè)計(jì)了如下兩種方案：
（1）方案一：取wg樣品按如圖裝置（氣密性完好）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
①裝置B的作用是

吸收水蒸汽

②裝置D的作用是

防止空氣中的二氧化碳和水蒸汽進(jìn)入C中

③實(shí)驗(yàn)中需要稱(chēng)量的裝置是

C

（填寫(xiě)字母）
（2）方案二：取wg樣品溶于水后，進(jìn)行下圖所示實(shí)驗(yàn)：

①試劑X是

NaOH溶液

；
②步驟②加入CaCl₂溶液后的主要操作包括

過(guò)濾

、洗滌、

干燥

、稱(chēng)量
③樣品中碳酸氫鈉的純度為

21m

25w

×100%

（用含w、m的代數(shù)式表示）．
（3）上述方案一測(cè)定的結(jié)果偏小，可能的原因是

裝置中會(huì)殘留CO₂氣體，生成的CO₂氣體不能完全被裝置C中的堿石灰吸收

．

Answer 1

分析：（1）由圖可知，該實(shí)驗(yàn)方案為：加熱分解碳酸氫鈉樣品，通過(guò)C裝置增重測(cè)定是二氧化碳的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算碳酸氫鈉的質(zhì)量，計(jì)算其質(zhì)量分?jǐn)?shù)，故加入C裝置的氣體應(yīng)干燥，裝置B應(yīng)是吸收水蒸氣，由于堿石灰可以吸收空氣中的二氧化碳與水蒸氣，D裝置目的防止空氣中的二氧化碳和水蒸汽進(jìn)入C中影響二氧化碳質(zhì)量的測(cè)定；
（2）由方案圖可知，該實(shí)驗(yàn)方案為：將碳酸氫鈉轉(zhuǎn)化為碳酸鹽，碳酸鹽與氯化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，過(guò)量、洗滌、干燥稱(chēng)量碳酸鈣沉淀質(zhì)量，根據(jù)碳酸鈣的質(zhì)量計(jì)算碳酸氫鈉的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算質(zhì)量分?jǐn)?shù)，故試劑X為氫氧化鈉溶液；
（3）方案一中裝置中會(huì)殘留CO₂氣體，生成的CO₂氣體不能完全被裝置C中的堿石灰吸收．

解答：解：（1）由圖可知，該實(shí)驗(yàn)方案為：加熱分解碳酸氫鈉樣品，通過(guò)C裝置增重測(cè)定是二氧化碳的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算碳酸氫鈉的質(zhì)量，計(jì)算其質(zhì)量分?jǐn)?shù)，故加入C裝置的氣體應(yīng)干燥，裝置B應(yīng)是吸收水蒸氣，由于堿石灰可以吸收空氣中的二氧化碳與水蒸氣，D裝置目的防止空氣中的二氧化碳和水蒸汽進(jìn)入C中影響二氧化碳質(zhì)量的測(cè)定，
①由上述分析的實(shí)驗(yàn)原理可知，裝置B的作用是：吸收水蒸汽，
故答案為：吸收水蒸汽；
②由上述分析的實(shí)驗(yàn)原理可知，裝置D的作用是：防止空氣中的二氧化碳和水蒸汽進(jìn)入C中，
故答案為：防止空氣中的二氧化碳和水蒸汽進(jìn)入C中；
③由上述分析的實(shí)驗(yàn)原理可知，通過(guò)C裝置增重測(cè)定是二氧化碳的質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)中需要稱(chēng)量的裝置是C，
故答案為：C；
（2）由方案圖可知，該實(shí)驗(yàn)方案為：將碳酸氫鈉轉(zhuǎn)化為碳酸鹽，碳酸鹽與氯化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，過(guò)量、洗滌、干燥稱(chēng)量碳酸鈣沉淀質(zhì)量，根據(jù)碳酸鈣的質(zhì)量計(jì)算碳酸氫鈉的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算質(zhì)量分?jǐn)?shù)，
①試劑X將碳酸氫鈉轉(zhuǎn)化為碳酸鹽，故試劑X為氫氧化鈉溶液，
故答案為：NaOH溶液；
②步驟②加入CaCl₂溶液后生成碳酸鈣沉淀，并把沉淀與溶液分離獲得碳酸鈣沉淀，得到碳酸鈣的具體質(zhì)量，故主要操作包括過(guò)濾、洗滌、干燥、稱(chēng)量，
故答案為：過(guò)濾、干燥；
③得到碳酸鈣的質(zhì)量為mg，根據(jù)碳元素守恒可知，碳酸氫鈉的物質(zhì)的量=

mg

100g/mol

=0.01m mol，故樣品中碳酸氫鈉質(zhì)量為0.01m mol×84g/mol=0.84m g，故碳酸氫鈉的純度為

0.84m g

wg

×100%=

21m

25w

×100%，
故答案為：

21m

25w

×100%；
（3）方案一中裝置中會(huì)殘留CO₂氣體，生成的CO₂氣體不能完全被裝置C中的堿石灰吸收，導(dǎo)致測(cè)定二氧化碳的質(zhì)量偏小，計(jì)算測(cè)定的碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小，
故答案為：裝置中會(huì)殘留CO₂氣體，生成的CO₂氣體不能完全被裝置C中的堿石灰吸收．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)實(shí)驗(yàn)，涉及對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的理解、對(duì)裝置的分析評(píng)價(jià)、物質(zhì)的分離提純、數(shù)據(jù)處理與誤差分析等，難度中等，是對(duì)知識(shí)的綜合利用，較好的考查學(xué)生的綜合能力，理解實(shí)驗(yàn)方案是關(guān)鍵．