Question

18．某Na₂CO₃樣品中混有少量NaCl，為測(cè)定該Na₂CO₃樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一套實(shí)驗(yàn)裝置（如圖所示）．

[實(shí)驗(yàn)原理]Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂的質(zhì)量，即可求得原樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量，進(jìn)而求得Na₂CO₃在樣品中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
[實(shí)驗(yàn)步驟]
①如圖連接裝置（管口a、b、c暫不連接），并加入所需藥品．
②稱量并記錄裝置D的質(zhì)量（m₁）．（稱量時(shí)注意封閉此裝置）
③擠壓空氣氣囊，持續(xù)約1分鐘．
④連接管口a、b、c．
⑤打開分液漏斗F的活塞，將稀硫酸快速加入B中后，關(guān)閉活塞．
⑥擠壓空氣氣囊，持續(xù)約1分鐘．
⑦稱量并記錄裝置D的質(zhì)量（m₂）．（稱量時(shí)注意封閉此裝置）
⑧計(jì)算．
請(qǐng)?zhí)羁栈卮鹣铝袉?wèn)題：
（1）步驟③操作的作用是用除去二氧化碳的空氣趕走體系中的二氧化碳；步驟⑥操作的作用是用除去二氧化碳的空氣將反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳全部趕入D中．
（2）若所取Na₂CO₃樣品的質(zhì)量為5.3g，為確保實(shí)驗(yàn)順利完成，分液漏斗F中至少要盛放10%的稀硫酸（密度為1.07g/mL）45.8mL（精確到0.1）．若m₁為51.20g，m₂為53.18g，則樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90%．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，為減小誤差需要先把裝置內(nèi)的二氧化碳全部排出，還需要把裝置內(nèi)生成的二氧化碳?xì)怏w全部被吸收進(jìn)行分析；
（2）確保實(shí)驗(yàn)順利完成，需要考慮把5.3g樣品中的碳酸鈉完全反應(yīng)，因此，可通過(guò)假設(shè)樣品為純凈碳酸鈉完全反應(yīng)需要消耗硫酸的量確定要在分液漏斗中加入稀硫酸的量；
裝置D因吸收產(chǎn)生的二氧化碳而質(zhì)量增加，根據(jù)裝置D增加的二氧化碳質(zhì)量，利用反應(yīng)的化學(xué)方程式可計(jì)算參加反應(yīng)碳酸鈉的質(zhì)量．

解答 解：（1）步驟③擠壓空氣氣囊，持續(xù)約1分鐘．通過(guò)壓入除出二氧化碳的空氣把裝置內(nèi)殘存含二氧化碳的空氣排氣，避免空氣中二氧化碳對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響；
步驟⑥是在實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)結(jié)束后，擠壓空氣氣囊，持續(xù)約1分鐘，可以把殘留在裝置內(nèi)的二氧化碳全部排出，由裝置D進(jìn)行完全吸收，確保測(cè)定的準(zhǔn)確度；
（2）若5.3g固體全部為碳酸，設(shè)完全反應(yīng)消耗10%稀硫酸的質(zhì)量為x，
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106     98
5.3g   x×10%
$\frac{106}{5.3g}$=$\frac{98}{x×10%}$
解之得 x=49g
10%的稀硫酸（密度為1.07g/mL）的體積=$\frac{49g}{1.07g/mL}$≈45.8mL；
裝置D實(shí)驗(yàn)前后質(zhì)量m₁為51.20g，m₂為53.18g，則裝置D吸收二氧化碳的質(zhì)量=53.18g-51.20g=1.98g；
設(shè)參加反應(yīng)碳酸鈉的質(zhì)量為y
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106                    44
y                    1.98g
$\frac{106}{y}$=$\frac{44}{1.98g}$
解之得 y=4.77g
樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{4.77g}{5.3g}$×100%=90%．
故答案為：（1）用除去二氧化碳的空氣趕走體系中的二氧化碳，用除去二氧化碳的空氣將反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳全部趕入D中；
（2）45.8，90%．

點(diǎn)評(píng) 在計(jì)算長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)所加稀硫酸的量時(shí)要特別注意：確保實(shí)驗(yàn)順利完成，必須保證稀硫酸的量足量，因此必須假設(shè)所取樣品為純凈的碳酸鈉來(lái)計(jì)算完全反應(yīng)所需要稀硫酸的量．