Question

分化學興趣小組的同學為測定某Na₂CO₃和NaCl的固體混合物樣品中Na₂CO₃的質量分數進行了以下實驗，請你參與并完成對有關問題的解答。

圖1                                      圖2  
(1)甲同學用圖1所示裝置測定CO₂的質量。實驗時稀硫酸是與樣品中的          (填“Na₂CO₃”或"NaCl”)發生反應。儀器b的名稱是            。洗氣瓶c中盛裝的是濃硫酸，此濃硫酸的作用是          。
(2)乙同學用圖2所示裝置，取一定質量的樣品(為m g；已測得)和足量稀硫酸反應進行實驗，完成樣品中Na₂CO₃”質量分數的測定。
①實驗前，檢查該裝置氣密性的方法是先打開活塞a，由b注入水至其下端玻璃管中形成一段水柱，再將針筒活塞向內推壓，若b下端玻璃管中的         上升，則裝置氣密性良好。
②在實驗完成時，能直接測得的數據是CO₂的           (填“體積’’或“質量’’)。
(3)丙同學用下圖所示方法和步驟實驗：

①操作I涉及的實驗名稱有          、洗滌；操作Ⅱ涉及的實驗名稱有干燥、        。
②丙測得的樣品中Na₂CO₃質量分數的計算式為            。
(4)標準狀況下，將672 mL CO₂氣通入50 mL1mol/LKOH溶液中，完全反應后，所得溶液中K₂CO₃和KHCO₃的物質的量之比為(設反應前后溶液體積變化忽略不計)                  。

Answer 1

(11分)
(1 Na₂CO₃ (1分) 分液漏斗(1分) 除去CO₂中的水蒸氣(1分)
(2)①液面(1分)②體積(1分)
(3)①過濾(1分) 稱量(1分) ②106y/197x (1分)
(4)n(K₂CO₃):n(KHCO₃)=2:1(2分)

試題分析：(1) NaCl不和稀硫酸反應，故選Na₂CO₃。儀器b的名稱是分液漏斗。濃硫酸的作用是除去CO₂中的水蒸氣（或干燥CO₂氣體）。
(2) ①將針筒活塞向內推壓，增大了容器中的壓強，故若b下端玻璃管中的液面上升，則裝置氣密性良好。
②CO₂是氣體，故能直接測得的數據是CO₂的體積。
(3) ①沉淀生成，故操作I需要涉及過濾操作。要知道固體的質量需要稱重。
②經過化學式的計算，樣品中Na₂CO₃質量分數的計算式為106y/197x。
(4)發生的反應為0.03CO₂+0.05KOH=XK₂CO₃+YKHCO₃+0.025H₂O
X+Y=0.03，2X+Y=0.05，解得X=0.02，Y=0.01。故溶液中K₂CO₃和KHCO₃的物質的量之比為n(K₂CO₃):n(KHCO₃)0.02：0.01=2:1。
點評：此題考查除去某NaCl樣品中的少量Na₂CO₃及樣品中Na₂CO₃的質量分數，涉及除雜原理、科學探究過程，是一道綜合性強的好題。