Question

14．某純堿樣品中含有少量氯化鈉，先欲測定器碳酸鈉的質量分數，進行如下實驗：
【實驗原理】Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
通過實驗測定反應產生的二氧化碳的質量，即可求得原樣品中碳酸鈉的質量，進而求得碳酸鈉在樣品中的質量分數．
實驗裝置：

實驗步驟：
①如圖連接裝置（除B、C外）并加入所需藥品．
②稱量并記錄B的質量（m₁）．（稱量時注意封閉B的兩端．）
③按動鼓氣球，持續約1分鐘．
④連接上B、C．
⑤打開分液漏斗F的活塞，將稀硫酸快速加入D中后，關閉活塞．
⑥按動鼓氣球，持續約1分鐘．
⑦稱量并記錄B的質量（m₂）．（稱量時注意封閉B的兩端及E右端的出口．）
⑧計算．
（1）已知堿石灰的主要成分是氫氧化鈣和氫氧化鈉，則干燥管A的作用是：除去鼓入空氣中的二氧化碳；
若去掉干燥管C，會導致測定結果出現：實驗結果偏大；
E裝置的作用是防止D中的水蒸氣進入B中．
本實驗能否同時省略③、⑥兩個步驟？不能，原因是①空氣中含少量二氧化碳②反應后裝置中殘留二氧化碳均會造成結論偏差．
（2）若所取樣品的質量為5g，為確保實驗順利進行，分液漏斗F中至少要盛放10%的稀硫酸（密度為1.07g/mL）43mL，若m₁為51.20g，m₂為53.18g，樣品中碳酸鈉的質量分數為95.4%．

Answer 1

分析 要測定碳酸鈉的含量，可以通過與酸反應生成的二氧化碳的質量進行求算，而要測定二氧化碳的質量，需排除空氣中二氧化碳和水蒸氣對生成的二氧化碳的質量的影響，除去二氧化碳使用的是氫氧化鈉溶液，除去水使用的是濃硫酸．

解答 解：（1）干燥管A可以吸收鼓氣球中鼓入的空氣中的二氧化碳，避免對干燥管B的質量增加造成干擾；干燥管C在干燥管B之后，能阻止空氣中的二氧化碳和水進入干燥管，E中盛有的是濃硫酸，具有吸水性，能將水分吸除，排除水分對生成二氧化碳質量的影響；步驟③中鼓氣的目的是用除去二氧化碳的空氣趕走體系中的二氧化碳，步驟⑥鼓入空氣是利用壓力差使產生的二氧化碳全部被排出，要測定二氧化碳的質量，需排除空氣中二氧化碳對生成的二氧化碳的質量的影響；本實驗不能同時省略③、⑥兩個步驟，否則會給實驗帶來誤差；
（2）當5克樣品全部為碳酸鈉時，耗硫酸最多，設所需硫酸的質量為x
Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106     98 
5g       x
$\frac{106}{5g}$=$\frac{98}{x}$
 x=4.6g
故至少要盛放10%的稀硫酸（密度為1.07g/mL）的體積為：V=$\frac{\frac{4.6g}{10%}}{1.07g/mL}$≈43.0mL
根據所測數據，生成二氧化碳的質量為（m₂-m₁）=1.98g，設碳酸鈉的質量為y，則有
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+CO₂↑+H₂O
106                44
 y                1.98      
$\frac{106}{y}$=$\frac{44}{1.98g}$
y=4.77g
所以純堿樣品純度為：$\frac{4.77g}{5g}$×100%=95.4%．
故答案為：（1）除去鼓入空氣中的二氧化碳，實驗結果偏大，防止D中的水蒸氣進入B中，不能，①空氣中含少量二氧化碳、②反應后裝置中殘留二氧化碳均會造成結論偏差；
（2）43，95.4%．

點評 本題考查了碳酸鈉含量的測定，完成此題，可以依據生成的二氧化碳的質量進行求算，進行實驗時，要保證生成的二氧化碳的質量準確．