Question

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。

⑴ 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。
⑵ 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

（1）①裝置的氣密性
（2）干燥CO₂氣體    吸收空氣中的CO₂和H₂O（水蒸氣），防止它們進入C裝置中，出現誤差
【請你評價】NaHCO₃飽和溶液吸收HCl時產生CO₂，導致盛有NaOH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經NaOH溶液洗滌過的空氣，目的是排盡裝置中原有空氣和反應后殘留的CO₂，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】BaCl₂或CaCl₂溶液

試題分析：（1）測定碳酸鈉的質量分數主要根據碳酸鈉與鹽酸反應生成的二氧化碳的質量計算出碳酸鈉的質量，在制取任何氣體之前，均要檢查裝置的氣密性，以免漏氣；
（2）B裝置中的是濃硫酸，濃硫酸具有吸水性，可做干燥劑，此處的作用是干燥CO₂氣體以免稱量的C的質量偏大；D中的堿石灰也具有吸水性，主要是吸收空氣中的CO₂和H₂O（水蒸氣），防止它們進入C裝置中，出現誤差；產生了不溶于酸的沉淀，那么是硝酸銀沉淀，說明溶液中含有氯離子，那么猜想1正確；
【請你評價】由于氯化氫氣體溶于水后形成的鹽酸會與NaHCO₃飽和溶液反應產生CO₂，導致盛有NaOH溶液的洗氣瓶質量增重偏大，造成誤差；
【請你改進】產生誤差的主要原因是由于容器中存在二氧化碳氣體，那么實驗時在兩次稱量前，均向整套裝置中鼓入經NaOH溶液洗滌過的空氣，目的是排盡裝置中原有空氣和反應后殘留的CO₂，且稱量時C裝置兩端及B裝置的出口封閉可減少誤差；
【數據處理】依據質量守恒定律化學反應前后物質的總質量不變，那么減少的質量即為生成的二氧化碳的質量，即二氧化碳的質量為2.2g，利用化學方程式根據碳酸鈉與二氧化碳反應的質量比即可求出碳酸鈉的質量。
設碳酸鈉的質量為x；
Na₂CO₃+2HCl==2NaCl+H₂O+CO₂↑
106                       44
X                         2.2g
106／44=x／2.2g
X=5.3g
碳酸鈉的質量分數=5.3g／6g ×100%=88.3%
【實驗反思】BaCl₂與碳酸鈉反應可生成碳酸鋇沉淀；CaCl₂溶液與碳酸鈉反應可生成碳酸鈣沉淀。