Question

18．某學(xué)習(xí)小組為測(cè)定放置已久的小蘇打樣品中純堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)：
（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(jì)算
①完成本實(shí)驗(yàn)需要不斷用玻璃棒攪拌，其目的是使固體受熱均勻，避免局部溫度過高，造成固體外濺
②實(shí)驗(yàn)中加熱至恒重的目的是使NaHCO₃分解完全，并使水完全揮發(fā)．
③若實(shí)驗(yàn)前所稱樣品的質(zhì)量為mg，加熱至恒重時(shí)固體質(zhì)量為ag，則樣品中純堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{84a-53m}{31m}$×100%．
（2）方案二：按如圖1所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并回答下列問題：
①實(shí)驗(yàn)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．
②實(shí)驗(yàn)中除稱量樣品質(zhì)量外，還需分別稱量C裝置反應(yīng)前、后的質(zhì)量．
③有同學(xué)認(rèn)為，用E裝置替代A裝置能提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確度．你認(rèn)為是否正確？理由是否，E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
（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(jìn)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?jǐn)?shù)為23.98%．．

Answer 1

分析 小蘇打久置會(huì)發(fā)生反應(yīng)：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，該樣品成分為NaHCO₃、Na₂CO₃，測(cè)定樣品中純堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)方法有：測(cè)定二氧化碳的質(zhì)量、測(cè)定碳酸鈉的質(zhì)量、測(cè)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加熱至恒重的目的是使NaHCO₃分解完全，并使水完全揮發(fā)；
③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(jì)算樣品中碳酸氫鈉的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算碳酸鈉計(jì)算碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（2）①利用C中堿石灰增重測(cè)定反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?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(yīng)前后質(zhì)量之差為反應(yīng)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(jì)算混合物中碳酸鈉的質(zhì)量；
③E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��；
（4）由圖可知，開始發(fā)生反應(yīng)：Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃，產(chǎn)生二氧化碳的反應(yīng)為：HCl+NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NaCl+CO₂↑+H₂O，橫坐標(biāo)每個(gè)刻度為50mL，令每個(gè)刻度為1molHCl，根據(jù)方程式計(jì)算碳酸鈉的物質(zhì)的量，再計(jì)算樣品中碳酸氫鈉的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：小蘇打久置會(huì)發(fā)生反應(yīng)：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，該樣品成分為NaHCO₃、Na₂CO₃，測(cè)定樣品中純堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)方法有：測(cè)定二氧化碳的質(zhì)量、測(cè)定碳酸鈉的質(zhì)量、測(cè)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加熱至恒重的目的是使NaHCO₃分解完全，并使水完全揮發(fā)，即樣品由NaHCO₃、Na₂CO₃的混合物轉(zhuǎn)化為Na₂CO₃，
故答案為：使NaHCO₃分解完全，并使水完全揮發(fā)；
③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=$\frac{168（m-a）g}{62}$=$\frac{84（m-a）}{31}$g，故m（Na₂CO₃）=[m-$\frac{84（m-a）}{31}$]g，
則樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?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(cè)定反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?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(cè)定誤差，
故答案為：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；
②C裝置反應(yīng)前后質(zhì)量之差為反應(yīng)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(jì)算混合物中碳酸鈉的質(zhì)量，還需分別稱量C裝置反應(yīng)前、后的質(zhì)量，
故答案為：C；
③E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：E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；
（4）由圖可知，開始發(fā)生反應(yīng)：Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃，產(chǎn)生二氧化碳的反應(yīng)為：HCl+NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NaCl+CO₂↑+H₂O，橫坐標(biāo)每個(gè)刻度為50mL，令每個(gè)刻度為1molHCl，由方程式可知，樣品中n（Na₂CO₃）=1mol，碳酸鈉反應(yīng)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?jǐn)?shù)為$\frac{1mol×106g/mol}{1mol×106g/mol+4mol×84g/mol}$×100%=23.98%，
故答案為：23.98%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)組成含量的測(cè)定，明確實(shí)驗(yàn)原理是解題關(guān)鍵，是對(duì)學(xué)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．