Question

【題目】有一含NaCl、Na2CO3·10H2O和NaHCO3的混合物，某同學設計如圖所示的實驗裝置，通過測量反應產生的CO2和H2O的質量，來確定該混合物中各組分的質量分數。

(1)實驗步驟：

①按圖(夾持儀器未畫出)組裝好實驗裝置后，首先進行的操作是 。

②稱取樣品，并將其放入硬質玻璃管中；稱量裝濃硫酸的洗氣瓶C的質量和裝堿石灰的U形管D的質量。

③打開活塞K1、K2，關閉K3，緩緩鼓入空氣數分鐘，其目的是______________________。

④關閉活塞K1、K2，打開K3，點燃酒精燈加熱至不再產生氣體。裝置B中發生反應的化學方程式為____________ 、 。

⑤打開活塞K1，緩緩鼓入空氣數分鐘，然后拆下裝置，再次稱量洗氣瓶C的質量和U形管D的質量。

(2)關于該實驗方案，請回答下列問題。

①若加熱反應后不鼓入空氣，對測定結果的影響是NaCl________NaHCO3__________ Na2CO3·10H2O__________(填“偏大”“偏小”或“無影響”)

②E處干燥管中盛放的藥品是___________，其作用是__________ ，如果實驗中沒有該裝置，則會導致測量結果NaHCO3的質量分數___________（填寫同①）。

③若樣品質量為10.0 g，反應后C、D裝置增加的質量分別為2.7 g、2.2 g，則混合物中Na2CO3·10H2O的質量分數為_______________。

Answer 1

【答案】(1)①檢查裝置氣密性（2分）③除去裝置中的水蒸氣和二氧化碳（2分）

④2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑（2分）Na2CO3·10H2ONa2CO3＋10H2O↑（2分）

（2）①偏大 偏小 偏小（每空1分）②堿石灰（1分） 防止空氣中的CO2和水蒸氣進入D中影響測定結果（2分） 偏大 （1分）③28.6% （3分）

【解析】

試題分析：（1）①按圖(夾持儀器未畫出)組裝好實驗裝置后，首先進行的操作是檢查裝置氣密性；

③打開活塞K1、K2，關閉K3，緩緩鼓入空氣數分鐘，其目的是除去裝置中的水蒸氣和二氧化碳；

④碳酸氫鈉受熱分解的化學方程式為2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑；碳酸鈉晶體加熱失去結晶水，反應的化學方程式為Na2CO3·10H2ONa2CO3＋10H2O↑；

（2）①若加熱反應后不鼓入空氣，則裝置內有殘留的水蒸氣和二氧化碳，則濃硫酸和堿石灰的增重均減小，所以對測定結果的影響是NaCl偏大，NaHCO3和Na2CO3·10H2O均偏小；

②干燥管中盛放的是堿石灰，堿石灰能吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，所以干燥管的作用是防止空氣中的CO2和水蒸氣進入影響測定結果，如果實驗中沒有該裝置，空氣中的CO2和水蒸氣進入D裝置中，導致D裝置增重增大，則會導致NaHCO3的質量分數偏大；

③若樣品質量為10.0 g，反應后C、D裝置增加的質量分別為2.7 g、2.2 g，則生成的水是2.7g，生成的二氧化碳是2.2g，物質的量分別是0.15mol、0.05mol，根據方程式可知碳酸鈉產生水的物質的量是0.15mol＝0.05mol＝0.1mol，因此混合物中Na2CO3·10H2O的質量分數為×100%＝28.6%。

【名師點晴】考查探究物質的組成以及含量測定實驗方案設計。

【名師點晴】明確實驗原理和相關物質的性質是解答的關鍵，實驗原理是解答實驗題的核心，是實驗設計的依據和起點。實驗原理可從題給的化學情景(或題首所給實驗目的)并結合元素化合物等有關知識獲取。在此基礎上，遵循可靠性、簡捷性、安全性的原則，確定符合實驗目的、要求的方案。根據實驗原理所確定的實驗方案中的實驗過程，確定實驗操作的方法步驟，把握各步實驗操作的要點，理清實驗操作的先后順序。該題的難點是誤差分析，注意明確完成分析的依據和產生誤差的應用。