Question

過碳酸鈉（Na₂CO₄）跟稀硫酸反應的化學方程式如下：
2Na₂CO₄+2H₂SO₄═2Na₂SO₄+2CO₂↑+O₂↑+2H₂O
今有如圖所示裝置可供選擇，請回答：

（1）若過碳酸鈉中含有少量碳酸鈉雜質，欲測定該樣品中Na₂CO₄的質量分數：
①應選用的儀器是

 

（填代號），
②請敘述讀取量筒數據的正確方法：

 

．
③若樣品質量25g，測得氣體體積為2.24L（標準狀況），則該樣品中Na₂CO₄的質量分數為

 

．
（2）若過碳酸鈉中含有少量過氧化鈉（2Na₂O₂+2H₂SO₄=2Na₂SO₄+O₂↑+2H₂O）雜質，欲測定該樣品中Na₂CO₄的質量分數：
①儀器接口的連接順序為P-A-B-

 

-

 

-

 

-

 

-

 

；
②高壓氮氣的作用是

 

；
③若相關裝置反應前后的質量分別為w₁g和w₂g，樣品質量為ng，則該樣品中Na₂CO₄的質量分數為

 

．（用w₁、w₂、n表示）

Answer 1

分析：（1）①測定Na₂CO₄的質量分數，樣品和稀硫酸反應生成的氣體中含有二氧化碳和氧氣，需要吸收二氧化碳后測定氧氣的體積進行計算得到過碳酸鈉的質量分數，實驗裝置中的空氣必須趕凈后減小實驗，據此選擇裝置和儀器；
②排水量氣裝置排出的水的條件即為生成氧氣的體積，讀數需要量筒和廣口瓶中的液面相同時準確讀取；
③依據測定的氧氣體積計算物質的量，結合化學方程式計算過碳酸鈉物質的量計算得到質量分數；
（2）①若過碳酸鈉中含有少量過氧化鈉，則需要測定和硫酸反應生成的二氧化碳氣體體積進行計算測定，選擇需要的實驗裝置，判斷分析連接裝置儀器接口順序；
②氮氣是把裝置中的空氣趕凈，避免空氣中的二氧化碳影響測定結果；
③依據裝置增重為水蒸氣和二氧化碳的質量結合化學方程式計算得到樣品中過碳酸鈉的質量分數．

解答：解：（1）①測定Na₂CO₄的質量分數，樣品和稀硫酸反應生成的氣體中含有二氧化碳和氧氣，需要吸收二氧化碳后測定氧氣的體積進行計算得到過碳酸鈉的質量分數，實驗裝置中的空氣必須趕凈后減小實驗，據此選擇裝置和儀器為，⑤制備二氧化碳氣體通過①可以驅趕整套裝置中的空氣，①中發生過碳酸鈉和硫酸反應生成二氧化碳和氧氣，通過⑧氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳，通過⑦導氣管短進長出，排水法測定氧氣的體積，排出的水進入④量筒中讀取生成氧氣的體積；選擇的裝置為⑤①⑧⑦④，
故答案為：⑤①⑧⑦④；
②排水量氣裝置排出的水的條件即為生成氧氣的體積，讀數需要量筒和廣口瓶中的液面相同時準確讀取，正確的操作是：調整量筒液面高度與⑦為同一水平后，才能讀數，眼睛平視，并與凹液面相切，
故答案為：調整量筒液面高度與⑦為同一水平后，才能讀數，眼睛平視，并與凹液面相切；
③依據測定的氧氣體積計算物質的量，結合化學方程式計算過碳酸鈉物質的量計算得到質量分數，樣品質量25g，測得氣體氧氣體積為2.24L（標準狀況）物質的量為0.1mol，依據化學方程式，2Na₂CO₄+2H₂SO₄═2Na₂SO₄+2CO₂↑+O₂↑+2H₂O，反應的過碳酸鈉物質的量為0.2mol，則該樣品中Na₂CO₄的質量分數=

0.2mol×122g/mol

25g

×100%=97.6%，故答案為：97.6%；
（2）①若過碳酸鈉中含有少量過氧化鈉，則需要測定和硫酸反應生成的二氧化碳氣體體積進行計算測定，選擇需要的實驗裝置，為⑩利用氮氣趕凈裝置中的空氣，利用③吸收反應生成的水，利用②吸收二氧化碳氣體，利用⑨避免空氣中的二氧化碳和水蒸氣進入干燥管干擾測定結果，所以通過判斷分析連接裝置儀器接口順序為P-A-B-F-E-C-D-N，故答案為：F；E；C；D；N；
②高壓氮氣的作用是排出裝置中單位空氣，避免空氣中的二氧化碳干擾測定結果，故答案為：氮氣是將反應生成的CO₂全部趕入吸收裝置中；
③依據裝置增重為吸收二氧化碳的質量，結合化學方程式計算得到樣品中過碳酸鈉的質量分數，反應前后的質量分別為w₁g和w₂g，則反應生成的二氧化碳質量=（W₂-W₁）g，物質的量=

W2-W1

44

mol，依據化學方程式計算得到過碳酸鈉物質的量=

W2-W1

44

mol，樣品質量為ng，則該樣品中Na₂CO₄的質量分數=

W2-W1 44 ×122

n

×100%=

61(W2-W1)

22n

×100%，故答案為：

61(W2-W1)

22n

×100%．

點評：本題考查了物質性質的實驗驗證方法和實驗設計分析判斷，裝置選擇和產物驗證方案的設計是解題個，注意實驗測定的目的和驗證產物判斷，題目難度中等．