Question

7．某學習小組為測定放置已久的小蘇打樣品中純堿的質(zhì)量分數(shù)，設(shè)計如下實驗方案：
（1）方案一：稱取一定質(zhì)量的樣品，置于坩堝中加熱至恒重后，冷卻，稱取剩余固體質(zhì)量，計算．
①完成本實驗需要不斷用玻璃棒攪拌，其目的是使固體樣品受熱均勻，避免局部溫度過高，造成樣品外濺．
②若實驗前所稱樣品的質(zhì)量為m g，加熱至恒重時固體質(zhì)量為a g，則樣品中純堿的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{84a-53m}{31m}$×100%．
（2）方案二：按如圖1所示裝置進行實驗，并回答下列問題：

①實驗前先檢查裝置的氣密性，并稱取一定質(zhì)量的樣品放入A中，將稀硫酸裝入分液漏斗中．D裝置的作用是避免空氣中的水蒸氣和二氧化碳進入C裝置中，造成實驗誤差．
②實驗中除稱量樣品質(zhì)量外，還需分別稱量C裝置反應前、后質(zhì)量（填裝置字母代號）．
③根據(jù)此實驗得到的數(shù)據(jù)，測定結(jié)果有誤差．因為實驗裝置還存在一個明顯的缺陷，該缺陷是反應產(chǎn)生的二氧化碳殘留在A、B裝置內(nèi)，不能完全被吸收．
④有同學認為，用E裝置替代A裝置能提高實驗準確度．你認為是否正確？否（填“是”或“否”）．
（3）方案三：稱取一定量的樣品置于錐形瓶中，加適量水，用鹽酸進行滴定，從開始至有氣體產(chǎn)生到氣體不再產(chǎn)生，所滴加的鹽酸體積如圖2所示，則小蘇打樣品中純堿的質(zhì)量分數(shù)為24%（保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 小蘇打久置會發(fā)生反應：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，該樣品成分為NaHCO₃、Na₂CO₃，測定樣品中純堿的質(zhì)量分數(shù)方法有：測定二氧化碳的質(zhì)量、測定碳酸鈉的質(zhì)量、測定碳酸氫鈉的質(zhì)量．
（1）①使用玻璃棒攪拌，避免局部溫度過高而是固體飛濺；
②加熱碳酸氫鈉分解生成碳酸鈉，即樣品由NaHCO₃、Na₂CO₃的混合物轉(zhuǎn)化為Na₂CO₃，根據(jù)固體質(zhì)量差，利用方程式利用差量法計算樣品中碳酸氫鈉的質(zhì)量，進而計算碳酸鈉計算碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)；
（2）①利用C中堿石灰增重測定反應生成二氧化碳的質(zhì)量，進而計算樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)，由于堿石灰可以吸收空氣中的二氧化碳與水蒸氣，故D裝置的作用是避免空氣中的二氧化碳與水蒸氣加入C中；
②C裝置反應前后質(zhì)量之差為反應生成二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)樣品總質(zhì)量、二氧化碳的質(zhì)量可以計算混合物中碳酸鈉的質(zhì)量；
③反應產(chǎn)生的二氧化碳殘留在A、B裝置內(nèi)，不能完全被吸收；
④E裝置用恒壓分液漏斗，部分二氧化碳為殘留在分液漏斗上部，使C中吸收二氧化碳質(zhì)量減��；
（3）由圖可知，開始發(fā)生反應：Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃，產(chǎn)生二氧化碳的反應為：HCl+NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NaCl+CO₂↑+H₂O，橫坐標每個刻度為50mL，令每個刻度為1molHCl，根據(jù)方程式計算碳酸鈉的物質(zhì)的量，再計算樣品中碳酸氫鈉的物質(zhì)的量，進而計算碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)．

解答 解：小蘇打久置會發(fā)生反應：2NaHCO₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，該樣品成分為NaHCO₃、Na₂CO₃，測定樣品中純堿的質(zhì)量分數(shù)方法有：測定二氧化碳的質(zhì)量、測定碳酸鈉的質(zhì)量、測定碳酸氫鈉的質(zhì)量．
（1）①使用玻璃棒攪拌，使固體受熱均勻，避免局部溫度過高，造成固體外濺，
故答案為：使固體受熱均勻，避免局部溫度過高，造成固體外濺；
②設(shè)樣品中碳酸氫鈉的質(zhì)量為x，則：
2NaHCO₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O  質(zhì)量減少
168                                                       62
x                                                        （m-a）g
則x=$\frac{84（m-a）}{31}$g，故m（Na₂CO₃）=[m-$\frac{84（m-a）}{31}$]g，
則樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分數(shù)為{[m-$\frac{84（m-a）}{31}$]g÷mg}×100%=$\frac{84a-53m}{31m}$×100%，
故答案為：$\frac{84a-53m}{31m}$×100%；
（2）①利用C中堿石灰增重測定反應生成二氧化碳的質(zhì)量，進而計算樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)，由于堿石灰可以吸收空氣中的二氧化碳與水蒸氣，故D裝置的作用是吸收空氣中的二氧化碳與水蒸氣，避免空氣中的二氧化碳與水蒸氣加入C中，防止測定誤差，
故答案為：避免空氣中的水蒸氣和二氧化碳進入C裝置中，造成實驗誤差；
②C裝置反應前后質(zhì)量之差為反應生成二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)樣品總質(zhì)量、二氧化碳的質(zhì)量可以計算混合物中碳酸鈉的質(zhì)量，還需分別稱量C裝置反應前、后的質(zhì)量，
故答案為：C；
③反應產(chǎn)生的二氧化碳殘留在A、B裝置內(nèi)，不能完全被吸收，使C中吸收二氧化碳質(zhì)量減小，造成較大的誤差，
故答案為：反應產(chǎn)生的二氧化碳殘留在A、B裝置內(nèi)，不能完全被吸收；
④E裝置用恒壓分液漏斗，部分二氧化碳為殘留在分液漏斗上部，使C中吸收二氧化碳質(zhì)量減小，造成較大的誤差，
故答案為：否；
（3）由圖可知，開始發(fā)生反應：Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃，產(chǎn)生二氧化碳的反應為：HCl+NaHCO₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NaCl+CO₂↑+H₂O，橫坐標每個刻度為50mL，令每個刻度為1molHCl，由方程式可知，樣品中n（Na₂CO₃）=1mol，碳酸鈉反應生碳酸氫鈉為1mol，故原樣品中碳酸氫鈉的物質(zhì)的量為5mol-1mol=4mol，則原混合物中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)為 $\frac{1mol×106g/mol}{1mol×106g/mol+4mol×84g/mol}$×100%=24%，
故答案為：24%．

點評 本題考查物質(zhì)組成含量的測定，明確實驗原理是解題關(guān)鍵，是對學生綜合能力的考查，難度中等，注意方案二有一定的缺陷，裝置中的二氧化碳未能完全被C中堿石灰吸收．