Question

14．根據下圖提供的儀器裝置，提純并測定Na₂CO₃樣品的純度（其中含NaHCO₃雜質）
請回答下列問題．
實驗一
（1）連接裝置的正確順序是⑥①③④⑤．
（2）完成實驗一尚缺少的儀器是酒精燈．
（3）產生的氣體從裝置④的b端進入．
（4）裝置④中的飽和NaHCO₃溶液不能用水或飽和Na₂CO₃溶液替換的原因分別是二氧化碳能溶于水，也能與碳酸鈉反應生成碳酸氫鈉，而吸收二氧化碳．
實驗二
（5）測定經實驗一后的固體物質與鹽酸反應放出的CO₂的體積，應將實驗一的裝置做哪些調整？裝置③換為②．
（6）實驗一不再產生氣體時，通過量筒內的水位讀數折算成標準狀況下產生a L CO₂，實驗二中加鹽酸無氣體產生時，通過量筒內水位讀數折算成標準狀下產生b L CO₂．則該樣品中Na₂CO₃純度的實驗值（質量分數）為$\frac{106（b-a）}{106b+62a}$×100%．
（7）如果實驗二用濃鹽酸試劑，對最終的實驗結果可能會產生怎樣的影響？使測得的Na₂CO₃純度偏高．

Answer 1

分析 實驗一：測定Na₂CO₃樣品中NaHCO₃的分解放出的CO₂的體積，碳酸鈉較穩(wěn)定、碳酸氫鈉受熱易分解，應該將混合物加熱，先干燥氣體，最后用排水法測定生成二氧化碳體積，其連接順序是氣體發(fā)生裝置、干燥裝置、收集裝置，據此排列順序；
實驗二：測定經實驗一后的殘留固體物質與鹽酸反應放出的CO₂的體積，應該采用固液混合不加熱方法制取氣體，然后干燥氣體，最后采用排水法測定生成二氧化碳體積．

解答 解：實驗一：測定Na₂CO₃樣品中NaHCO₃的分解放出的CO₂的體積，碳酸鈉較穩(wěn)定、碳酸氫鈉受熱易分解，應該將混合物加熱，先干燥氣體，最后用排水法測定生成二氧化碳體積，
（1）其連接順序是氣體發(fā)生裝置、干燥裝置、收集裝置，所以排列順序是⑥①③④⑤，
故答案為：⑥①③④⑤；
（2）氣體制備時需要加熱，所以還需要酒精燈，
故答案為：酒精燈；
（3）采用排水法測定二氧化碳體積，所以從裝置④中a進入，
故答案為：b；
（4）二氧化碳能溶于水，也能與碳酸鈉反應生成碳酸氫鈉，而吸收二氧化碳，所以不能用排水或排飽和碳酸鈉溶液，
故答案為：二氧化碳能溶于水，也能與碳酸鈉反應生成碳酸氫鈉，而吸收二氧化碳；
實驗二：測定經實驗一后的殘留固體物質與鹽酸反應放出的CO₂的體積，應該采用固液混合不加熱方法制取氣體，然后干燥氣體，最后采用排水法測定生成二氧化碳體積，
（5）碳酸鈉和稀鹽酸反應制取二氧化碳應該采用固液混合不加熱型裝置，所以應將實驗一的裝置③換為②，
故答案為：裝置③換為②；
（6）實驗一發(fā)生的反應為：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，根據方程式知n（NaHCO₃）=2n（CO₂）=2×$\frac{aL}{22.4L/mol}$=$\frac{a}{11.2}$mol，生成的n（Na₂CO₃）=n（CO₂）=$\frac{a}{22.4}$mol；
實驗二發(fā)生的反應為：Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+CO₂↑+H₂O，根據方程式知n（Na₂CO₃）=n（CO₂）=$\frac{22.4}$mol，
原來混合物中n（Na₂CO₃）=$\frac{b-a}{22.4}$mol，原來混合物中m（Na₂CO₃）=$\frac{b-a}{22.4}$mol×106g/mol=$\frac{106（b-a）}{22.4}$g，
m（NaHCO₃）=$\frac{a}{11.2}$×84g/mol=$\frac{84a}{11.2}$g，
則樣品中Na₂CO₃純度的實驗值=$\frac{\frac{106（b-a）}{22.4}}{\frac{106（b-a）}{22.4}+\frac{84a}{11.2}}$×100%=$\frac{106（b-a）}{106b+62a}$×100%，
故答案為：$\frac{106（b-a）}{106b+62a}$×100%；
（7）如果實驗二用濃鹽酸試劑，濃鹽酸易揮發(fā)，揮發(fā)出來的氯化氫與飽和碳酸氫鈉溶液反應生成二氧化碳，使得收集到的二氧化碳體積偏多，根據（6）的計算可知，使測得的Na₂CO₃純度偏高，
故答案為：使測得的Na₂CO₃純度偏高．

點評 本題考查物質含量的測定，側重考查分析、計算、實驗操作能力，明確實驗原理是解本題關鍵，難點實驗裝置排列順序的判斷，題目難度中等．