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，通過測量反應生成的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：（夾持裝置未畫出）

①按圖組裝好實驗裝置后，首先進行的操作是_____。

②稱取樣品，將其放入硬質玻璃管中；稱量裝濃硫酸的洗氣瓶C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。

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和U形管D的質量。

關于以上實驗方案，請回答下列問題。

（2）若反應后不鼓入空氣，會導致測量的NaCl質量分數___。（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）。

（3）E處干燥管中盛放的藥品是____，其作用是____，如果沒有該裝置，會導致測量的NaHCO3的質量分數___（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）。

（4）若樣品質量為wg，反應后C、D裝置增加的質量分別為m1g、m2g，則混合物中Na2CO3·10H2O的質量分數為____（用含w、m1、m2的代數式表示）。

Answer 1

【答案】檢查裝置氣密性 除去裝置中的水蒸氣和二氧化碳 偏大 堿石灰 防止空氣中的CO2和水蒸氣進入D中影響測定結果 偏大 ×100%

【解析】

將混合物加熱會產生H2O（g）、CO2等氣體，應在C、D中分別吸收，由干燥劑的性質知應先吸收水，再吸收二氧化碳，即C中的干燥劑吸水后不能吸收CO2；由D的增重（NaHCO3分解產生的CO2的質量）可求出NaHCO3質量．由C的增重（Na2CO3·10H2O分解產生的H2O及已經知道的NaHCO3分解產生的H2O的質量）可求出Na2CO3·10H2O的質量，從而求出NaCl的質量；故應在實驗前想法趕出裝置中的空氣，關鍵操作應是趕B中的空氣，打開活塞K1、K2，關閉K3，就成為操作的關鍵，緩緩通入則是為了趕出效果更好；E中堿石灰可防止外界空氣中的H2O（g）、CO2進入裝置D影響實驗效果.

（1）①氣體發生裝置需要檢查裝置氣密性；

③裝置內有空氣，含有水蒸氣和二氧化碳，影響水蒸氣和二氧化碳質量的測定，故實驗前要通入空氣，趕走裝置中含有水蒸氣和二氧化碳，減少誤差．活塞的操作方法是：打開活塞K1、K2，關閉活塞K3；

（2）若加熱反應后不鼓入空氣，生成水蒸氣質量和二氧化碳質量測定結果會減小；

（3）E處干燥管是堿石灰，防止空氣中水蒸氣和二氧化碳進入裝置D影響測定結果，如果實驗中沒有該裝置D裝置中測定二氧化碳質量增大；

（4）根據D裝置中增重質量計算吸收的二氧化碳的量，根據碳酸氫鈉分解時生成的二氧化碳和水蒸氣的關系式計算碳酸氫鈉生成的水蒸氣，總的水蒸氣減去碳酸氫鈉生成的水蒸氣就是十水碳酸鈉分解生成的水蒸氣，根據十水碳酸鈉分解生成的水蒸氣和十水碳酸鈉的關系式計算十水碳酸鈉的質量，從而計算其質量分數．

（1）①由實驗原理可知，實驗需要通過測量D裝置內堿石灰的增重，計算生成的二氧化碳的質量，通過測量C裝置裝置，計算生成的水的質量，故應首先檢驗裝置的氣密性。

③裝置內有空氣，含有水蒸氣和二氧化碳，影響水蒸氣和二氧化碳質量的測定，打開活塞K1、K2，關閉活塞K3，實驗前要通入空氣，趕走裝置中含有水蒸氣和二氧化碳，減少誤差。

（2）若加熱反應后不鼓入空氣，生成水蒸氣質量和二氧化碳質量測定結果會減小，碳酸氫鈉依據二氧化碳計算，而Na2CO3·10H2O的測定是根據生成水的總質量計算的，則測得Na2CO3·10H2O的含量將偏小對測定結果的影響是NaCl偏大。

（3）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，若撤去E裝置，則測定的碳酸氫鈉的質量偏大；

（4）D裝置中增加的質量為二氧化碳的質量，碳酸氫鈉分解生成的水蒸氣的質量為x．

2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑

18g 44g

x m2g

x=9m2/22 g，

裝置C吸收的是水蒸氣，包括碳酸氫鈉分解生成的和十水碳酸鈉分解生成的，十水碳酸鈉分解生成的水蒸氣的質量=m1g-9m2/22 g=(m1-9m2/22 )g．

設十水碳酸鈉的質量為y．

Na2CO3·10H2ONa2CO3+10H2O

286g 180g

y (m1-9m2/22 )g

y=286(m1-9m2/22 )/180g

所以十水碳酸鈉的質量分數=×100%