Question

1．有一含NaCl、Na₂CO₃•10H₂O和NaHCO₃的混合物，某同學設計如圖所示的實驗裝置，通過測量反應產生的CO₂和H₂O的質量，來確定該混合物中各組分的質量分數．

（1）實驗步驟：
①按圖（夾持儀器未畫出）組裝好實驗裝置后，首先進行的操作是檢查裝置氣密性．
②稱取樣品，并將其放入硬質玻璃管中；稱量裝濃硫酸的洗氣瓶C的質量和裝堿石灰的U形管D的質量．
③打開活塞K₁、K₂，關閉K₃，緩緩鼓入空氣數分鐘，其目的是除去裝置中的水蒸氣和二氧化碳．
④關閉活塞K₁、K₂，打開K₃，點燃酒精燈加熱至不再產生氣體．裝置B中發(fā)生反應的化學方程式為2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O↑+CO₂↑、Na₂CO₃•10H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+10H₂O↑．
⑤打開活塞K₁，緩緩鼓入空氣數分鐘，然后拆下裝置，再次稱量洗氣瓶C的質量和U形管D的質量．
（2）關于該實驗方案，請回答下列問題．
①若加熱反應后不鼓入空氣，對測定結果的影響是NaCl偏大NaHCO₃偏小 Na₂CO₃•10H₂O偏小 （填“偏大”“偏小”或“無影響”）
②E處干燥管中盛放的藥品是堿石灰，其作用是防止空氣中的CO₂和水蒸氣進入D中影響測定結果，如果實驗中沒有該裝置，則會導致測量結果NaHCO₃的質量分數偏大（填寫同①）．
③若樣品質量為10.0g，反應后C、D裝置增加的質量分別為2.7g、2.2g，則混合物中Na₂CO₃•10H₂O的質量分數為28.6%．

Answer 1

分析 將混合物加熱會產生H₂O（g）、CO₂等氣體，應在C、D中分別吸收，由干燥劑的性質知應先吸收水，再吸收二氧化碳，即C中的干燥劑吸水后不能吸收CO₂；由D的增重（NaHCO₃分解產生的CO₂的質量）可求出NaHCO₃質量．由C的增重（Na₂CO₃•10H₂O分解產生的H₂O及已經知道的NaHCO₃分解產生的H₂O的質量）可求出Na₂CO₃•10H₂O的質量，從而求出NaCl的質量；故應在實驗前想法趕出裝置中的空氣，關鍵操作應是趕B中的空氣，所以關閉b，打開a就成為操作的關鍵，緩緩通入則是為了趕出效果更好；E中堿石灰可防止外界空氣中的H₂O（g）、CO₂進入裝置D影響實驗效果，根據以上分析進行解答即可．
（1）①氣體發(fā)生裝置需要檢查裝置氣密性；
③裝置內有空氣，含有水蒸氣和二氧化碳，影響水蒸氣和二氧化碳質量的測定，故實驗前要通入空氣，趕走裝置中含有水蒸氣和二氧化碳，減少誤差．活塞的操作方法是：打開活塞K₁、K₂，關閉活塞K₃；
④含NaCl、Na₂CO₃•10H₂O和NaHCO₃的混合物加熱時，碳酸氫鈉分解生成碳酸鈉、二氧化碳和水，碳酸鈉晶體失去結晶水生成碳酸鈉；
（2）①若加熱反應后不鼓入空氣，生成水蒸氣質量和二氧化碳質量測定結果會減��；
②E處干燥管是堿石灰，防止空氣中水蒸氣和二氧化碳進入裝置D影響測定結果，如果實驗中沒有該裝置D裝置中測定二氧化碳質量增大；
③根據D裝置中增重質量計算吸收的二氧化碳的量，根據碳酸氫鈉分解時生成的二氧化碳和水蒸氣的關系式計算碳酸氫鈉生成的水蒸氣，總的水蒸氣減去碳酸氫鈉生成的水蒸氣就是十水碳酸鈉分解生成的水蒸氣，根據十水碳酸鈉分解生成的水蒸氣和十水碳酸鈉的關系式計算十水碳酸鈉的質量，從而計算其質量分數．

解答 解：（1）①由實驗原理可知，實驗需要通過測量D裝置內堿石灰的增重，計算生成的二氧化碳的質量，通過測量C裝置裝置，計算生成的水的質量，故應首先檢驗裝置的氣密性，
故答案為：檢查裝置氣密性；
③裝置內有空氣，含有水蒸氣和二氧化碳，影響水蒸氣和二氧化碳質量的測定，打開活塞K₁、K₂，關閉活塞K₃，實驗前要通入空氣，趕走裝置中含有水蒸氣和二氧化碳，減少誤差，
故答案為：除去裝置中的水蒸氣和二氧化碳；
④含NaCl、Na₂CO₃•10H₂O和NaHCO₃的混合物加熱時，碳酸氫鈉分解生成碳酸鈉、二氧化碳和水，碳酸鈉晶體失去結晶水生成碳酸鈉，反應的化學方程式為：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O↑+CO₂↑；Na₂CO₃•10H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+10H₂O↑，
故答案為：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O↑+CO₂↑；Na₂CO₃•10H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+10H₂O↑；
（2）①若加熱反應后不鼓入空氣，生成水蒸氣質量和二氧化碳質量測定結果會減小，碳酸氫鈉依據二氧化碳計算，而Na₂CO₃•10H₂O的測定是根據生成水的總質量計算的，則測得Na₂CO₃•10H₂O的含量將偏小對測定結果的影響是NaCl偏大，NaHCO₃ 偏小，Na₂CO₃•10H₂O偏小，
故答案為：偏大；偏小；偏�。�
②干燥管中盛放的是堿石灰，堿石灰能吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，所以干燥管的作用是防止空氣中的CO₂和水蒸氣進入影響測定結果，若撤去E裝置，則測定的碳酸氫鈉的質量偏大，
故答案為：堿石灰；防止空氣中的CO₂和水蒸氣進入D中影響測定結果；偏大；
③D裝置中增加的質量為二氧化碳的質量，碳酸氫鈉分解生成的水蒸氣的質量為x．
2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑
                              18g        44g
                               x           2.2g
x=0.9g，
裝置C吸收的是水蒸氣，包括碳酸氫鈉分解生成的和十水碳酸鈉分解生成的，十水碳酸鈉分解生成的水蒸氣的質量=2.7g-0.9g=1.8g．
設十水碳酸鈉的質量為y．
Na₂CO₃•10H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+10H₂O
286g                                       180g
y                                            1.8g
y=2.86g
所以十水碳酸鈉的質量分數=$\frac{2.86g}{10.0g}$×100%=28.6%，
故答案為：28.6%．

點評 本題考查較為綜合，以鈉的化合物為載體，綜合考查學生實驗能力和分析能力，注意把握物質的性質以及實驗原理，為解答該題的關鍵，題目難度中等．