Question

8．工業(yè)生產的純堿常含有少量的NaCl等雜質．圖是測定產品中Na₂CO₃質量分數的實驗裝置．

操作步驟有：A．在干燥管內填滿堿石灰，質量為m g
B．取n g樣品裝入廣口瓶中
C．檢查裝置氣密性
D．關閉止水夾
E．打開止水夾
F．緩慢鼓入空氣數分鐘，再稱干燥管質量為W g
G．緩慢加入稀硫酸至不再產生氣體為止
H．緩緩鼓入空氣數分鐘
（1）正確的操作順序是（填符號）：
C→B→E→H→D→A→G→E→F
（2）步驟F中，要緩緩鼓入空氣數分鐘，鼓入空氣的目的是使廣口瓶中產生的CO₂氣體全部排出，裝置甲的作用是吸收空氣中的CO₂，裝置乙的作用是吸收二氧化碳中的水蒸氣．
（3）計算產品中Na₂CO₃的質量分數的計算式是$\frac{53（w-n）}{22n}$×100%．
（4）若去掉裝置甲，測定結果會偏大，若去掉裝置乙，測定結果會偏大．（填“偏大”、“偏小”或“無影響”．）

Answer 1

分析 （1）首先檢驗裝置的氣密性，然后取ng樣品裝入廣口瓶中，打開止水夾，再緩緩鼓入空氣數分鐘后關閉止水夾，接著在干燥管內填滿堿石灰，總質量為mg，下一步緩緩加入稀硫酸至不再產生氣體為止，再次打開止水夾，緩緩鼓入空氣數分鐘，再稱干燥管總質量為wg，據此進行解答；
（2）裝置中殘留生成的二氧化碳，不將二氧化碳排盡，會影響測定的二氧化碳的質量，從裝置中產生導出的氣體中含有水，如果不除去氣體中的水，會使堿石灰增重偏多，二氧化碳的質量增大；
（3）由實驗目的可知，反應生成的二氧化碳的質量為（W-m）g，計算二氧化碳的物質的量，根據碳元素守恒二氧化碳的物質的量等于樣品中碳酸鈉的物質的量，計算樣品中碳酸鈉的質量，再利用質量分數的定義進行求解；
（4）裝置甲中裝有氫氧化鈉，氫氧化鈉吸收二氧化碳，可除掉空氣中的二氧化碳；如果不除去氣體中的二氧化碳，會使干燥管中測定的二氧化碳的質量增大；從廣口瓶中產生導出的氣體中含有水，如果不除去氣體中的水，會使干燥管中測定的二氧化碳的質量增大．

解答 解：（1）首先需要C檢驗裝置的氣密性，然后B取ng樣品裝入廣口瓶中F打開止水夾，接著H緩緩鼓入空氣數分鐘，排凈裝置中空氣，避免干擾測定結果，再E關閉止水夾，下一步A在干燥管內填滿堿石灰，總質量為mg，然后G緩緩加入稀硫酸至不再產生氣體為止，F打開止水夾，再次D緩緩鼓入空氣數分鐘，使廣口瓶中的產生的二氧化碳氣體全部排出，再稱干燥管總質量為wg，據此可知反應生成的二氧化碳的質量為（w-m）g，所以正確的實驗操作步驟為：C、B、E、H、D、A、G、E、F，
故答案為：B；H；A；E；
（2）稀硫酸和碳酸鈉反應生成二氧化碳和硫酸鈉和水，測定產品中Na₂CO₃質量分數，是通過測定稀硫酸和碳酸鈉生成物中的二氧化碳的量，根據碳元素守恒，測定樣品中碳酸鈉質量分數，操作步驟I中，要緩緩鼓入空氣數分鐘，使廣口瓶中的產生的二氧化碳氣體全部排出；裝置甲中裝有氫氧化鈉，氫氧化鈉吸收二氧化碳，除掉空氣中的二氧化碳；裝置乙中裝有濃硫酸，濃硫酸具有吸水性，能吸收二氧化碳中的水蒸氣，
故答案為：使廣口瓶中的產生的二氧化碳氣體全部排出；吸收空氣中的二氧化碳；吸收二氧化碳中的水蒸氣；
（3）由題意可知，反應生成的二氧化碳的質量為（w-m）g，二氧化碳的物質的量n=$\frac{（w-m）g}{44g/mol}$=$\frac{w-m}{44}$mol，根據碳元素守恒可知樣品中碳酸鈉的物質的量n=$\frac{w-m}{44}$mol，樣品中碳酸鈉的質量為m=n×M=$\frac{w-m}{44}$mol×106g/mol=$\frac{53（w-n）}{22}$g，樣品中碳酸鈉質量分數為$\frac{\frac{53（w-n）}{22}g}{ng}$×100%=$\frac{53（w-n）}{22n}$×100%，
故答案為：$\frac{53（w-n）}{22n}$×100%；
（4）裝置甲中裝有氫氧化鈉，氫氧化鈉吸收二氧化碳，可除掉空氣中的二氧化碳，鼓入空氣數分鐘，使廣口瓶中的產生的二氧化碳氣體全部排出，若去掉裝置甲，空氣中的二氧化碳未除去，裝置中二氧化碳的質量增大，會使干燥管中測定的二氧化碳的質量增大，導致測定的樣品中碳酸鈉的質量增大；從廣口瓶中產生導出的氣體中含有水，如果不除去氣體中的水，會使干燥管中測定的二氧化碳的質量增大，計算樣品中碳酸鈉的質量是根據碳元素守恒二氧化碳的物質的量等于樣品中碳酸鈉的物質的量進行計算的，所以會導致測定的樣品中碳酸鈉的質量增大，測定的碳酸鈉質量分數偏大，
故答案為：偏大；偏大．

點評 本題考查了物質含量的測定，題目難度中等，明確實驗原理、理解裝置設計用途、實驗目的為解答關鍵，注意結合相關物質的化學性質進行解，試題側重考查學生的分析、理解能力及化學實驗能力．