Question

【题目】某品牌纯碱中含有少量氯化钠。某化学探究小组为了测定该纯碱的纯度（即碳酸钠的质量分数），组内一同学设计了如下实验：

【设计实验方案】实验装置（如图2所示，固定装置略去）：

需要测定的实验数据：纯碱样品的质量；实验前后C装置（包含氢氧化钠固体）的质量。

（1）A装置中反应化学方程式是 。为了保证纯碱样品中的碳酸钠完全反应，其操作是 。

（2）B装置的作用是 ；C装置的化学方程式是 ；

（3）补充D装置 （简要叙述或画出装置示意图）。

【交流与表达】

（4）有同学认为图2所示实验装置会造成测得纯碱的纯度偏低，原因是 。

（5）为了克服图2装置的不足，有同学提出，还应增加图1装置与A装置连接（A装置中原双孔橡胶塞换成三孔橡胶塞），在反应前、后用图1装置分两次缓缓鼓入空气。

①反应前，断开B、C装置之间的连接，用图1装置鼓入空气的作用是 。

②反应后，用图1装置鼓入空气的作用是 。

③在A装置中的反应发生时，开关K处于关闭状态，其原因是 。

【数据处理】

（6）称得纯碱样品的质量为10.8g，实验前、后C装置的总质量分别为75.2g和79.6g，纯碱的纯度为 %（计算结果保留小数点后1位）。

【反思与评价】

（7）能否用稀盐酸代替稀硫酸？同学们经过讨论认为不能，理由是 。

（8）改进后的实验装置能减少测定的误差，原因是①反应生成的CO2尽可能被装置C吸收；② 。

Answer 1

【答案】（1） Na2CO3+H4SO4=Na4SO4+H2O+CO2↑ 逐滴滴入稀硫酸至不再产生气泡为止

（2）除去水蒸气 2NaOH + CO2 = Na2CO3+ H2O

（3）装NaOH固体的球形管

（4）A、B装置中残留的CO2 气体未被装置C中的NaOH 吸收

（5）① 用不含二氧化碳的空气排出A、B装置中原有的空气 ②用不含二氧化碳的空气排出残留在A、B装置中的 CO2 ③避免图1装置吸收反应产生的部分二氧化碳气体（6） 98.1（7） 稀盐酸挥发出氯化氢气体被装置C吸收，影响实验测定（8）避免A、B装置中原有空气所含二氧化碳气体对实验的干扰

【解析】

试题分析：（1）碳酸钠能与稀硫酸反应生成硫酸钠、水和二氧化碳：Na2CO3+H4SO4=Na4SO4+H2O+CO2↑；该反应的现象是产生大量的气泡，逐滴滴入稀硫酸至不再产生气泡，说明碳酸钠已经完全反应；

（2）该实验中主要是通过测定生成的二氧化碳的量来计算碳酸钠的质量，生成的二氧化碳中含有少量的水蒸汽，故要通过浓硫酸进行干燥；C装置是氢氧化钠，氢氧化钠可吸收二氧化碳生成碳酸钠和水：

2NaOH + CO2 = Na2CO3+ H2O；由于空气中也含有二氧化碳，故要排出空气中二氧化碳的干扰，即要连接一装NaOH固体的球形管来吸收空气的二氧化碳；

（4）由于A、B装置中残留的CO2 气体未被装置C中的NaOH 吸收，故会导致测定的碳酸钠的质量偏小；

（5）①反应前，断开B、C装置之间的连接，用图1装置鼓入空气的作用是用不含二氧化碳的空气排出A、B装置中原有的空气；

②反应后，用图1装置鼓入空气的作用是用不含二氧化碳的空气排出残留在A、B装置中的 CO2，使二氧化碳被充分吸收；

③在A装置中的反应发生时，为避免图1装置吸收反应产生的部分二氧化碳气体导致测定的二氧化碳的含量偏低；

（6）氢氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和水，根据质量守恒定律可知装置中增加的质量即为生成的二氧化碳的质量。利用化学方程式，根据反应的质量比即可计算出碳酸钠的质量。

生成的二氧化碳的质量=79.6g-75.2g=4.4g ；

设样品中碳酸钠的质量为x；

Na2CO3+H4SO4=Na4SO4+H2O+CO2↑

106 44

X 4.4g

106／44 =x／4.4g x=10.6g

样品中碳酸钠的质量分数=10.6g／10.6g ×100% =98.1% ；

（7）由于盐酸具有挥发性，会挥发出氯化氢气体会被氢氧化钠吸收，导致测定的二氧化碳的质量偏大，即导致碳酸钠的质量偏大；

（8）改进后的装置能避免A、B装置中原有空气所含二氧化碳气体对实验的干扰，能准确。