Question

某校化學研究學習小組設計如下實驗方案，測定小蘇打樣品中純堿的質量分數．
（1）方案一：稱取一定質量的樣品，置于坩堝中加熱至恒重后，冷卻，稱量剩余固體質量，計算．實驗中反應化學方程式為

 

．
（2）方案二：按圖裝置進行實驗，已知B中盛放的是濃H₂SO₄．回答以下問題：
①實驗加入藥品前應先

 

．分液漏斗中應該裝

 

（填“鹽酸”或“稀硫酸”）．D裝置的作用是

 

．
②實驗中除稱量樣品質量外，還需稱

 

裝置（用字母表示）前后質量的變化．
③根據此實驗得到的數據，測定結果有較大誤差．因為實驗裝置還存在一個明顯缺陷，該缺陷是

 

．
（3）方案三：稱取一定量樣品，置于小燒杯中，加適量水溶解，向小燒杯中加入足量氯化鋇溶液，過濾、洗滌、干燥沉淀，稱量固體質量，計算．
①過濾操作中，除了燒杯、漏斗外還用到的玻璃儀器是

 

．
②若加入試劑改為氫氧化鋇，已知稱得樣品9.5g，干燥的沉淀質量為19.7g，則樣品中碳酸鈉的質量分數為

 

（保留一位小數）．

Answer 1

分析：（1）碳酸氫鈉加熱發生反應生成碳酸鈉、二氧化碳和水；
（2）該方案原理為一定量混合樣品與足量的稀硫酸分別發生如下反應Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+CO₂↑+H₂O，
2 NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO4+2CO₂↑+2H₂O↑，根據所產生的CO₂的質量，可以分別求得樣品中Na₂CO₃和NaHCO₃的質量從而得出純堿的質量分數．該方案關鍵是要獲得產生的CO₂的質量，自然在實驗前要檢查裝置的氣密性，要將裝置中的CO₂全部被堿石灰所吸收，要稱量堿石灰在吸收CO₂前后的質量．
①制備氣體實驗，實驗前應先檢驗裝置氣密性．鹽酸具有揮發性，會影響實驗結果．D干燥管中的堿石灰吸收空氣中的水蒸氣、二氧化碳，防止進入C．
②實驗根據C裝置前后質量變化判斷生成二氧化碳的質量，樣品質量是碳酸鈉和碳酸氫鈉的質量，和稀硫酸反應后生成的二氧化碳被C中的堿石灰吸收稱量得到二氧化碳的質量；
③裝置中容器內含有二氧化碳，不能被C中堿石灰完全吸收，導致測定結果有較大誤差．
（3）在一定量樣品中加入足量Ba（OH）₂溶液，此時分別發生如下反應Na₂CO₃+Ba（OH）₂=BaCO₃↓+2NaOH，NaHCO₃+Ba（OH）₂=BaCO₃↓+NaOH+H₂O，均產生BaCO₃沉淀，根據樣品的總量和生成BaCO₃沉淀的量，就可得出純堿的質量分數．
①依據過濾實驗裝置和操作步驟分析需要的玻璃儀器；
②樣品中加入氫氧化鋇會和碳酸鈉、碳酸氫鈉反應生成碳酸鋇沉淀，依據樣品質量和沉淀質量列式計算得到碳酸鈉質量，來計算碳酸鈉質量分數；

解答：解：（1）碳酸氫鈉加熱發生反應生成碳酸鈉、二氧化碳和水，反應的化學方程式：2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O；
故答案為：2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O；
（2）①該方案是要獲得產生的CO₂的質量，在實驗前要檢查裝置的氣密性；鹽酸具有揮發性，會影響實驗結果，所以選擇稀硫酸；D干燥管中的堿石灰吸收空氣中的水蒸氣、二氧化碳，防止進入C被吸收，減少誤差，
故答案為：檢查裝置的氣密性；硫酸；防止空氣中水蒸氣、CO₂進入C管被吸收；
②根據所產生的CO₂的質量及樣品質量，分別求得樣品中Na₂CO₃和NaHCO₃的質量從而得出純堿的質量分數，所以需稱量C裝置前后質量變化判斷生成二氧化碳的質量，
故答案為：C；
③裝置中的二氧化碳不能全部被裝置C吸收，裝置A、B中容器內含有二氧化碳，不能被C中堿石灰完全吸收，導致測定結果有較大誤差．
故答案為：裝置A、B中容器內含有二氧化碳，不能被C中堿石灰完全吸收，導致測定結果有較大誤差．
（3）①過濾操作中，除了燒杯、漏斗外還用到玻璃棒引流．
故答案為：玻璃棒．
②發生反應Na₂CO₃+Ba（OH）₂=BaCO₃↓+2NaOH，NaHCO₃+Ba（OH）₂=BaCO₃↓+NaOH+H₂O．
樣品9.5g，干燥的沉淀碳酸鋇質量為19.7g，物質的量為

19.7g

197g/mol

=0.1mol，令樣品中碳酸鈉的物質的量為xmol、碳酸氫鈉的物質的量為ymol，則106x+84y=9.5，x+y=0.1，解得x=0.05，y=0.05．所以碳酸鈉的質量為106g/mol×0.05mol=5.3g，所以碳酸鈉質量分數為

5.3g

9.5g

×100%=55.8%．
故答案為：55.8%．

點評：本題考查了混合物的成分實驗分析，設計和計算應用，以實驗探究“測定放置已久的小蘇打樣品中純堿的質量分數”為載體，考查學生對于實驗原理與裝置理解評價、實驗基本操作、化學計算等，難度中等，題目涉及到的小蘇打和純堿的化學知識是多方面的，構成了一道多角度的探究題，題目難度中等．