题目内容

工业纯碱中常含有NaCl、Na₂SO₄等杂质，可用下图装置测定工业纯碱中有效成分的含量．
实验过程的主要步骤是：
①准确称取干燥试样x g（x＞2），放入广口瓶C中；②准确称量装有碱石灰（可吸收CO₂）的干燥管的质量y g；③从分液漏斗中缓缓注入稀H₂SO₄，至不再产生气体为止；④缓缓鼓入空气数分钟；然后将干燥管卸下，准确称量其质量z g．
请根据以上实验，回答下列问题：
（1）装置C中发生反应的化学方程式为．
（2）装置A的作用是，如果不用装置A，会导致实验结果偏（填“大”、“小”或“不变”，下同）．
（3）装置B的作用是，如果不用装置B，会导致实验结果偏．
（4）第④步中缓缓通入空气的作用是，如果不通入空气，会导致实验结果偏．
（5）试样中Na₂CO₃的质量分数的计算式为．
（6）现有26.5gNa₂CO₃和NaCl的混合物，向其中加入溶质质量分数为10%的盐酸109.5g，充分反应后，再加入密度为1g/cm³、溶质质量分数为10%的氢氧化钠溶液40mL，此时恰好完全反应，所得溶液的pH为7．试求：
①原混合物中碳酸钠的质量分数．
②所得溶液中溶质的质量分数．

解：（1）反应物是碳酸钠和硫酸，生成物是硫酸钠、水、二氧化碳，利用观察法配平即可，二氧化碳后面标上上升符号；
（2）用氢氧化钠溶液来吸收空气中二氧化碳防止二氧化碳进入碱石灰中影响实验效果；
（3）浓硫酸具有吸水性所以是用来干燥二氧化碳的；如果不用浓硫酸，就会将二氧化碳中的水分误认为是二氧化碳，会导致二氧化碳的质量偏大，算出来的碳酸钠质量也偏大，故结果偏大；
（4）由于反应完了广口瓶中存留有二氧化碳，鼓入一定量的空气就是将残留的二氧化碳完全排入碱石灰中；
（5）设需要碳酸钠的质量为R
则：Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106 44
R z-y
列比例式： $\text{[math]}$
解得R= $\text{[math]}$
所以试样中Na₂CO₃的质量分数的计算式为 $\text{[math]}$ ×100%；

（6）解：设与NaOH溶液反应所需盐酸的质量为x，同时生成NaCl的质量为y₁．
NaOH+HCl=NaCl+H₂O
40 36.5 58.5
40mL×1g/mL×10% x×10% y₁ $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ ，x=36.5g
$\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ ，y₁=5.85g
设参加反应的碳酸钠的质量为M，该反应生成的氯化钠的质量为y₂，生成二氧化碳的质量为Z．
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+CO₂↑+H₂O
106 73 117 44
M （109.5g-36.5g）×10% y₂ Z
$\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ ，M=10.6g
$\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ ，y₂=11.7g
$\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ Z=4.4g
（1） $\text{[math]}$ ×100%=40%
（2） $\text{[math]}$ ×100%=19.5%
答：原混合物中碳酸钠的质量分数为40%；
所得溶液中溶质的质量分数是19.5%．
故答案为：
（1）Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+CO₂↑+H₂O；
（2）除去空气中的CO₂ 大；
（3）干燥CO₂ 大；
（4）使广口瓶中所有由Na₂CO₃产生的CO₂都排出小；
（5） $\text{[math]}$ ×100%；
（6）40%；19.5%．
分析：（1）根据写方程式的步骤和注意事项回答本题；
（2）由于空气中含有二氧化碳，所以用氢氧化钠溶液来吸收空气中二氧化碳；
（3）根据浓硫酸的特点考虑；
（4）由于反应完了广口瓶中存留有二氧化碳，鼓入一定量的空气就是为了驱赶它们的；
（5）根据碱石灰（可吸收CO₂）的干燥管的质量的增加量就是生成的二氧化碳的质量，再根据二氧化碳的质量算出碳酸钠的质量，再除以样品的总质量即可；
（6）根据氢氧化钠的质量算出与氢氧化钠反应消耗的盐酸中氯化氢的质量和生成的氯化钠的质量，再利用总的氯化氢的质量减去与氢氧化钠反应的氯化氢得质量，就是与碳酸钠反应的氯化氢的质量，再利用该质量算出碳酸钠的质量，和生成的氯化钠和二氧化碳的质量，利用碳酸钠质量除以26.5g算出碳酸钠含量，将算出来的两部分氯化钠加起来就是溶质质量，再除以总溶液质量，乘以百分之百，总溶液质量别忘了减去二氧化碳的质量．
点评：解答本题容易出错的地方是计算溶质质量分数时，溶质有两部分，在算溶液质量时别忘了减去生成的二氧化碳的质量．