Question

【題目】（10分）某研究性學習小組的同學在一次探究活動中，對一份純堿樣品（含有少量氯化鈉）的純度進行測定，請你參與并回答有關問題。

（1）甲同學進行如下操作：

①組裝好如圖儀器，并檢查___________；

②取6.0g試樣放入錐形瓶中，加入少量蒸餾水溶解，并在其他裝置中加入相應的藥品；

③稱量盛有新制澄清石灰水的裝置C的質量；

④打開分液漏斗旋塞滴入鹽酸，直到不再產生氣泡為止；

⑤再次稱量裝置C 的總質量；

⑥計算出樣品中碳酸鈉的質量分數。

（2）上圖B裝置的作用是______________；D裝置的作用是__________________________。

【意外發現】C瓶中石灰水沒有變渾濁，同學們感到驚奇并產生了探究的欲望。

【提出猜想】原因猜想：

①是生成的氣體中混有鹽酸揮發出來的HCl；

②是生成的氣體流速太快，與石灰水反應產生了可溶性物質[經查資料分析可溶性物質是Ca(HCO3)2，它能與酸反應生成CO2等物質]。

【實驗探究】甲同學取少量實驗后C瓶溶液于試管中，向其中依次滴加足量稀HNO3和AgNO3溶液，無氣泡但有沉淀產生。據此判斷只有猜想 __（填“①”或“②”）成立。

【交流討論】對于如何改進實驗，乙同學認為：應將鹽酸換成稀硫酸，新制的澄清石灰水換成足量NaOH溶液；丙同學認為：應在裝置A和B中間插入一個盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣裝置以吸收HCl（CO2不溶于飽和NaHCO3溶液，也不與其反應），并將新制的澄清石灰水換成足量NaOH溶液 。

大家討論后認為：乙同學的方案可行而丙同學的方案不可行。

【請你評價】丙同學方案不可行的原因是 。

【教師點撥】即便換成稀硫酸和NaOH溶液，反應前后裝置中存在的CO2也會使測定出的樣品純度不準確。

【請你改進】在上述基礎上，你的措施是 。

同學們仍稱取6.0g試樣，用改進完善后的方案重新實驗。

【數據處理】裝置C實驗前后兩次稱量的質量差為2.2g，則樣品的純度為 _。（列出計算過程）

【實驗反思】若不用上述方法，而用生成沉淀的方法來測定試樣中純堿的質量分數，可選用的試劑是 。

Answer 1

【答案】（1）①裝置的氣密性；

（2）干燥二氧化碳氣體；吸收空氣中的二氧化碳和水蒸氣，防止他們進入C裝置，出現誤差。

【實驗探究】①

【請你評價】碳酸氫鈉吸收氯化氫時產生二氧化碳，導致盛有氫氧化鈉溶液的洗氣瓶質量增重偏大，造成誤差。

【請你改進】兩次稱量前，均向整套裝置中鼓入不含二氧化碳的空氣，目的是排盡裝置中原有空氣和反應后殘留的二氧化碳，且稱量時C裝置兩端及B裝置的出口封閉。

【數據處理】88.3%。

【實驗反思】CaCl2或BaCl2溶液。

【解析】

試題分析：（1）純堿是碳酸鈉，碳酸鈉與鹽酸反應會生成二氧化碳，可通過生成的二氧化碳的質量計算出碳酸鈉的質量，故連接好裝置后要檢查裝置的氣密性；

（2）濃硫酸具有吸水性，起干燥二氧化碳的作用；C中裝的是除去2 石灰水，石灰水能與二氧化碳反應，C中增加的質量即為生成的二氧化碳的質量；由于空氣和液含有二氧化碳，為了防止空氣中的二氧化碳進入故要由D裝置，堿石灰能吸收空氣中的二氧化碳和水蒸氣，防止他們進入C裝置，出現誤差；

【實驗探究】若氣體中含有氯化氫氣體，那么氯化氫氣體溶于水形成的鹽酸能與硝酸銀反應生成難溶于酸的氯化銀沉淀，現有沉淀生成，說明二氧化碳中含有氯化氫氣體，猜想1正確；

【請你評價】由于碳酸氫鈉吸收氯化氫時會產生二氧化碳，導致盛有氫氧化鈉溶液的洗氣瓶質量增重偏大，造成誤差，故丙同學的方案不可行；

【請你改進】為避免產生干擾，可在兩次稱量前，均向整套裝置中鼓入不含二氧化碳的空氣，目的是排盡裝置中原有空氣和反應后殘留的二氧化碳，且稱量時C裝置兩端及B裝置的出口封閉，目的是防止空氣中二氧化碳進入；

【數據處理】碳酸鈉與硫酸反應生成的二氧化碳，二氧化碳與氫氧化鈉反應生成的碳酸鈉和水，那么增加的質量即為生成的二氧化碳，即二氧化碳的質量為2.2g，根據生成的二氧化碳的質量即可計算出碳酸鈉的質量；

設碳酸鈉的質量為x，

Na2CO3+H2SO4==Na2SO4+H2O+CO2↑

106 44

X 2.2g

106／44 =x／2.2g

X=5.3g

那么碳酸鈉樣品中碳酸鈉的質量分數=5.3g／6g ×100%=88.3%

【實驗反思】若采用沉淀法，由于碳酸鈉能與CaCl2或BaCl2溶液反應生成沉淀，故可用它們來測定碳酸鈉的質量分數。