Question

我國青海湖采集的天然堿樣品可表示為aNa₂CO₃?bNaHCO₃?cH₂O（a、b、c為最簡整數(shù)比）．小紅同學(xué)為測定其組成，稱取該天然堿樣品16.6g進行如下實驗：

已知：1．碳酸鈉比較穩(wěn)定，加熱時不分解；
2.2NaHCO₃

△   .

 Na2CO₃+CO₂↑+H₂O．
3．圖中B處為兩個單向閥：推注射器時A₁關(guān)閉，A₂處打開；拉注射器時，A₁打開進空氣，A₂關(guān)閉．
（一）實驗步驟
（1）實驗時，組裝好裝置，實驗前應(yīng)先

 

，然后，實驗步驟是：①反復(fù)推拉注射器    ②稱量E、F的質(zhì)量    ③關(guān)閉彈簧夾，加熱D處試管直到反應(yīng)不再進行   ④打開彈簧夾，再次反復(fù)緩緩?fù)评�注射�?nbsp;   ⑤再次稱量E、F的質(zhì)量．
（二）問題探究：
（2）E中的藥品為

 

，E的作用是

 

．C、F、G中裝有堿石灰（生石灰與燒堿的固體混合物），則C的作用是

 

，F(xiàn)的作用是

 

．寫出 F裝置中所發(fā)生反應(yīng)的一個化學(xué)方程式

 

．
（3）實驗步驟②與③能否顛倒

 

（填“能”或“不能”）．若不進行步驟④的操作，則所測得的碳酸氫鈉質(zhì)量

 

（填“偏大”、“偏小”、“無影響”），該操作中推注射器時緩緩的目的是

 

；若沒有G裝置，則碳酸氫鈉的質(zhì)量

 

（填“偏大”、“偏小”、“無影響”）．
（4）下表是實驗記錄數(shù)據(jù)：

反應(yīng)前	反應(yīng)后
E的質(zhì)量為100.0g	E的質(zhì)量為102.25g
F的質(zhì)量為50.0g	F的質(zhì)量為51.1g

則：①碳酸氫鈉分解生成二氧化碳的質(zhì)量為

 

g
②碳酸氫鈉的質(zhì)量為

 

g
③該天然堿的化學(xué)式中a：b：c=

 

．

Answer 1

分析：根據(jù)整個組合裝置及步驟分析每個裝置及每步操作的目的，要測定物質(zhì)組成，通過組合裝置需測出加熱時產(chǎn)生的二氧化碳及水的質(zhì)量，空氣中含有水蒸氣和二氧化碳，在加熱前要除去，生成的二氧化碳能殘存在裝置內(nèi)，應(yīng)全部排到F裝置內(nèi)吸收．還應(yīng)注意不能讓空氣中的二氧化碳和水進入裝置F中影響測量結(jié)果，根據(jù)F裝置內(nèi)質(zhì)量的增加量就是生成二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量通過方程式計算出其它物質(zhì)的質(zhì)量．

解答：解：（1）分析整個裝置，結(jié)合實驗步驟，組裝好裝置，檢查氣密性之后反復(fù)推拉注射器是為了將裝置內(nèi)的二氧化碳和水蒸氣全部排出，在氣體進入D裝置之前需除去空氣中的二氧化碳和水蒸氣，用除去這二者的剩余空氣將D裝置以后的整套裝置中的空氣排出，故C的堿石灰的作用是除去空氣中的二氧化碳和水蒸氣；固體受熱碳酸氫鈉分解產(chǎn)生水蒸氣和二氧化碳，要先通過濃硫酸吸收水蒸氣，然后再通過堿石灰吸收二氧化碳，故E中盛濃硫酸來吸收水分，F(xiàn)中堿石灰是吸收生成的二氧化碳；為防止空氣中二氧化碳和水分進入F裝置使測量結(jié)果偏大，故連接G裝置吸收空氣中的二氧化碳和水分．
（2）E中的藥品為濃硫酸，具有吸水性，為了吸收反應(yīng)生成的水的質(zhì)量；在氣體進入D裝置之前需除去空氣中的二氧化碳和水蒸氣，用除去這二者的剩余空氣將D裝置以后的整套裝置中的空氣排出，故C中放堿石灰的作用是除去空氣中的二氧化碳和水蒸氣；F中堿石灰是吸收生成的二氧化碳，根據(jù)F裝置內(nèi)質(zhì)量的增加量就是生成的二氧化碳的質(zhì)量；反應(yīng)物是二氧化碳和氫氧化鈉，生成物是碳酸鈉和水，用觀察法配平，所以方程式是CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O．
（3）實驗步驟②與③不能顛倒，步驟②③是將裝置內(nèi)的空氣完全被EF吸收，然后稱量EF的質(zhì)量，這樣第一次稱重就包含了裝置內(nèi)的二氧化碳和水．當(dāng)反應(yīng)結(jié)束后再次稱重EF，兩次的差值就是生成的二氧化碳和水．若②與③顛倒，則第一次稱重不包含中裝置內(nèi)的二氧化碳和水，而第二次稱重包括了裝置內(nèi)原有的二氧化碳和水，同時還包括新生成的二氧化碳和水，這樣的兩次差值就大于實際生成的二氧化碳和水，導(dǎo)致計算結(jié)果偏大．  若不進行步驟④，則生成的二氧化碳和水蒸氣會殘存在裝置內(nèi)，使結(jié)果偏小；所以該步操作的目的是使生成的二氧化碳和水蒸氣吸收充分；若沒有G裝置，則空氣中的二氧化碳和水蒸氣會進入F裝置，使結(jié)果偏大．
（4）E中增重的質(zhì)量為水的質(zhì)量，F(xiàn)中增重的質(zhì)量為生成的二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知碳酸氫鈉分解產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量為1.1g，根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量可求出碳酸氫鈉的質(zhì)量和碳酸氫鈉分解生成的水的質(zhì)量，用總水量減去生成的水的質(zhì)量就是原物質(zhì)中結(jié)晶水的質(zhì)量，用物質(zhì)的總質(zhì)量減去碳酸氫鈉和結(jié)晶水的質(zhì)量就是碳酸鈉的質(zhì)量，進而可求出系數(shù)比．
根據(jù)表中數(shù)據(jù)，二氧化碳的質(zhì)量為1.1g，原物質(zhì)中的結(jié)晶水和生成的水質(zhì)量和為2.25g，
設(shè)碳酸氫鈉的質(zhì)量為x，生成的水的質(zhì)量為y，
2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O
168               44    18
x                1.1g   y

根據(jù)

168

X

=

44

1.1g

解得x=4.2g，根據(jù)

44

1.1g

=

18

y

解得 y=0.45g
故結(jié)晶水的質(zhì)量為2.25g-0.45g=1.8g
原物質(zhì)中碳酸鈉的質(zhì)量為16.6g-4.2g-1.8g=10.6g
所以a：b：c=

10.6g

106

：

4.2g

84

：

1.8g

18

=2：1：2
故答案為：（1）檢查裝置的氣密性；（2）濃硫酸；  吸收生成的水；除去空氣中的二氧化碳和水蒸氣；吸收生成的二氧化碳；CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O；（3）不能； 偏小；使二氧化碳被充分吸收；偏大；（4）①1.1；②4.2；     ③2：1：2．

點評：解答本題關(guān)健是分析組合裝置中每個裝置的作用及每步操作的目的，理清思路才能很好的解答本題．