题目内容

节约资源和保护环境已经成为我们的基本国策．节能减排、环境保护和生态市建设是市政府近些年的工作重点．硫酸厂生产硫酸的流程是：把含硫矿物燃烧，生成二氧化硫，二氧化硫和氧气在高温和催化剂的作用生成三氧化硫，最后三氧化硫和水化合生成硫酸．写出三氧化硫和水化合生成硫酸的化学方程式______
某纯碱样品中含有少量硫酸钠，现欲测定其碳酸钠的质量分数，利用含有少量硫酸的澄清废水进行如下实验：
[实验原理]Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
通过实验测定反应产生的二氧化碳的质量，即可求得原样品中碳酸钠的质量，进而求得碳酸钠在样品中的质量分数．
[实验装置]

[实验步骤]
①如图连接装置（除B、C外）并加入所需药品．
②称量并记录B的质量（m₁）．（称量时注意封闭B的两端．）
③按动鼓气球，持续鼓入空气约1分钟．
④连接上B、C．
⑤打开分液漏斗F的活塞，将稀硫酸快速加入D中后，关闭活塞．
⑥按动鼓气球，持续约1分钟．
⑦称量并记录B的质量（m₂）．（称量时注意封闭B的两端及E右端的出口．）
⑧计算．
（1）已知碱石灰的主要成分是氢氧化钙和氢氧化钠，则干燥管A的作用是：______，以免使测定结果偏大．
（2）______（能或不能）用稀盐酸代替稀硫酸，因为盐酸具有______性，会使测得碳酸钠的质量分数______（填偏大、偏小或不变，下同）；若去除干燥管C，则测得碳酸钠的质量分数将会______
（3）E装置的作用是______．
（4）本实验能否省略③、⑥两个步骤？______（填能或不能），原因分别是______、______．
（5）若所取样品的质量为6g，分液漏斗F中盛放5%只含硫酸一种溶质的澄清废水，称得m₁为51.20g，m₂为53.40g，（计算结果保留两位小数）
求：
（1）样品中碳酸钠的质量分数为多少？
（2）D装置中正好反应后，所得溶液的溶质质量分数是多少？

【答案】分析：（1）运用干燥管A通过鼓气排出装置D中的空气，能防止空气中水蒸气和二氧化碳的干扰解答．
（2）运用盐酸能会挥发出氯化氢气体，氯化氢能和碱石灰反应；干燥管C能防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入B解答．
（3）运用浓硫酸具有吸水干燥的作用解答．
（4）运用前一次鼓起是为了排出D中的空气防止空气中二氧化碳气体的干扰；后一次鼓气是为了将生成的二氧化碳全部排出解答．
（5）①根据反应前后B装置增重的质量即稀硫酸和碳酸钠反应生成的二氧化碳的质量，结合碳酸钠和稀硫酸反应的化学方程式求出6g样品中碳酸钠的质量，即可解答．②根据反应前后B装置增重的质量即稀硫酸和碳酸钠反应生成的二氧化碳的质量，结合碳酸钠和稀硫酸反应的化学方程式求出反应生成的硫酸钠和硫酸中溶质的质量，然后根据稀硫酸溶质质量分数的公式求出稀硫酸溶液的质量，根据质量守恒定律求出所得硫酸钠溶液的质量，再用硫酸钠的质量除以硫酸钠溶液的质量乘以100%即可解答．
解答：解：（1）干燥管A通过鼓气排出装置D中的空气，能防止空气中水蒸气和二氧化碳的干扰，故答案：防止空气中水蒸气和二氧化碳的干扰．
（2）盐酸能会挥发出氯化氢气体，氯化氢能和碱石灰反应；干燥管C能防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入B，故答案：不能；挥发性；偏大；偏大．
（3）浓硫酸具有吸水干燥的作用，故答案：除去生成的二氧化碳中的水蒸气．
（4）前一次鼓起是为了排出D中的空气防止空气中二氧化碳气体的干扰；后一次鼓气是为了将生成的二氧化碳全部排出，故答案：不能；鼓气是为了排出D中的空气；鼓气是为了将D中生成的二氧化碳全部排出．
（5）设稀硫酸中硫酸的质量为x，生成的硫酸钠的质量为y，样品中碳酸钠的质量为z．B装置增重的质量就是碳酸钠和稀硫酸反应生成的二氧化碳的质量为：53.40g-51.20g=2.2g
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106 98 142 44
z x y 2.2g

x=4.90g

y=7.10g

z=5.3g
（1）样品中碳酸钠的质量分数为：

×100%=88.3%
（2）所用稀硫酸的质量为

=98g
所得硫酸钠溶液的质量为98g+5.3g-2.2g=101.1g
所得硫酸钠溶液中溶质质量分数为：

×100%=7.02%
答：样品中碳酸钠的质量分数为88.3%，所得溶液中硫酸钠的质量分数为7.02%
点评：本题通过实验探究流程考查了碱石灰既能吸水又能和二氧化碳反应、浓硫酸具有吸水性、碳酸钠和稀硫酸反应生成硫酸钠、水和二氧化碳，并且考查了根据碳酸钠和稀硫酸反应的化学方程式的结合溶液溶质质量分数的计算，难度较大；只要分析清楚每步的操作目的才能解答该题．