Question

【題目】某品牌純堿中含有少量氯化鈉。某化學探究小組為了測定該純堿的純度（即碳酸鈉的質量分數），組內一同學設計了如下實驗：

【設計實驗方案】實驗裝置（如圖2所示，固定裝置略去）：

需要測定的實驗數據：純堿樣品的質量；實驗前后C裝置（包含氫氧化鈉固體）的質量。

（1）A裝置中反應化學方程式是 。為了保證純堿樣品中的碳酸鈉完全反應，其操作是 。

（2）B裝置的作用是 ；C裝置的化學方程式是 ；

（3）補充D裝置 （簡要敘述或畫出裝置示意圖）。

【交流與表達】

（4）有同學認為圖2所示實驗裝置會造成測得純堿的純度偏低，原因是 。

（5）為了克服圖2裝置的不足，有同學提出，還應增加圖1裝置與A裝置連接（A裝置中原雙孔橡膠塞換成三孔橡膠塞），在反應前、后用圖1裝置分兩次緩緩鼓入空氣。

①反應前，斷開B、C裝置之間的連接，用圖1裝置鼓入空氣的作用是 。

②反應后，用圖1裝置鼓入空氣的作用是 。

③在A裝置中的反應發生時，開關K處于關閉狀態，其原因是 。

【數據處理】

（6）稱得純堿樣品的質量為10.8g，實驗前、后C裝置的總質量分別為75.2g和79.6g，純堿的純度為 %（計算結果保留小數點后1位）。

【反思與評價】

（7）能否用稀鹽酸代替稀硫酸？同學們經過討論認為不能，理由是 。

（8）改進后的實驗裝置能減少測定的誤差，原因是①反應生成的CO2盡可能被裝置C吸收；② 。

Answer 1

【答案】（1） Na2CO3+H4SO4=Na4SO4+H2O+CO2↑ 逐滴滴入稀硫酸至不再產生氣泡為止

（2）除去水蒸氣 2NaOH + CO2 = Na2CO3+ H2O

（3）裝NaOH固體的球形管

（4）A、B裝置中殘留的CO2 氣體未被裝置C中的NaOH 吸收

（5）① 用不含二氧化碳的空氣排出A、B裝置中原有的空氣 ②用不含二氧化碳的空氣排出殘留在A、B裝置中的 CO2 ③避免圖1裝置吸收反應產生的部分二氧化碳氣體（6） 98.1（7） 稀鹽酸揮發出氯化氫氣體被裝置C吸收，影響實驗測定（8）避免A、B裝置中原有空氣所含二氧化碳氣體對實驗的干擾

【解析】

試題分析：（1）碳酸鈉能與稀硫酸反應生成硫酸鈉、水和二氧化碳：Na2CO3+H4SO4=Na4SO4+H2O+CO2↑；該反應的現象是產生大量的氣泡，逐滴滴入稀硫酸至不再產生氣泡，說明碳酸鈉已經完全反應；

（2）該實驗中主要是通過測定生成的二氧化碳的量來計算碳酸鈉的質量，生成的二氧化碳中含有少量的水蒸汽，故要通過濃硫酸進行干燥；C裝置是氫氧化鈉，氫氧化鈉可吸收二氧化碳生成碳酸鈉和水：

2NaOH + CO2 = Na2CO3+ H2O；由于空氣中也含有二氧化碳，故要排出空氣中二氧化碳的干擾，即要連接一裝NaOH固體的球形管來吸收空氣的二氧化碳；

（4）由于A、B裝置中殘留的CO2 氣體未被裝置C中的NaOH 吸收，故會導致測定的碳酸鈉的質量偏��；

（5）①反應前，斷開B、C裝置之間的連接，用圖1裝置鼓入空氣的作用是用不含二氧化碳的空氣排出A、B裝置中原有的空氣；

②反應后，用圖1裝置鼓入空氣的作用是用不含二氧化碳的空氣排出殘留在A、B裝置中的 CO2，使二氧化碳被充分吸收；

③在A裝置中的反應發生時，為避免圖1裝置吸收反應產生的部分二氧化碳氣體導致測定的二氧化碳的含量偏低；

（6）氫氧化鈉與二氧化碳反應生成碳酸鈉和水，根據質量守恒定律可知裝置中增加的質量即為生成的二氧化碳的質量。利用化學方程式，根據反應的質量比即可計算出碳酸鈉的質量。

生成的二氧化碳的質量=79.6g-75.2g=4.4g ；

設樣品中碳酸鈉的質量為x；

Na2CO3+H4SO4=Na4SO4+H2O+CO2↑

106 44

X 4.4g

106／44 =x／4.4g x=10.6g

樣品中碳酸鈉的質量分數=10.6g／10.6g ×100% =98.1% ；

（7）由于鹽酸具有揮發性，會揮發出氯化氫氣體會被氫氧化鈉吸收，導致測定的二氧化碳的質量偏大，即導致碳酸鈉的質量偏大；

（8）改進后的裝置能避免A、B裝置中原有空氣所含二氧化碳氣體對實驗的干擾，能準確。