Question

某研究性学习小组的同学在一次探究活动中，对一份纯碱样品（含有少量氯化钠）的纯度进行测定，请你参与并回答有关问题．

（1）甲同学进行如下操作：
①组装好如图仪器，并检查

装置的气密性

；
②称取6.0g试样放入锥形瓶中，加入少量蒸馏水溶解，并在其他装置中加入相应的药品；
③称量盛有新制澄清石灰水的装置C的质量；④打开分液漏斗旋塞滴入盐酸，直到不再产生气泡为止；⑤再次称量装置C 的总质量；⑥计算出样品中碳酸钠的质量分数．
（2）上图B装置的作用是

干燥CO₂气体

； D装置的作用是

吸收空气中的CO₂和H₂O（水蒸气），防止它们进入C装置中，出现误差

．
【意外发现】C瓶中石灰水没有变浑浊，同学们感到惊奇并产生了探究的欲望．
【提出猜想】原因猜想：①是生成的气体中混有盐酸挥发出来的HCl；②是生成的气体流速太快，与石灰水反应产生了可溶性物质[经查资料分析可溶性物质是Ca（HCO₃）₂，它能与酸反应生成CO₂等物质]．
【实验探究】甲同学取少量实验后C瓶溶液于试管中，向其中依次滴加足量稀HNO₃和AgNO₃溶液，无气泡但有沉淀产生．据此判断只有猜想

①

（填“①”或“②”）成立．
【交流讨论】对于如何改进实验，乙同学认为：应将盐酸换成稀硫酸，新制的澄清石灰水换成足量NaOH溶液；丙同学认为：应在装置A和B中间插入一个盛有饱和NaHCO₃溶液的洗气装置以吸收HCl（CO₂不溶于饱和NaHCO₃溶液，也不与其反应），并将新制的澄清石灰水换成足量NaOH溶液．
大家讨论后认为：乙同学的方案可行而丙同学的方案不可行．
【请你评价】丙同学方案不可行的原因是

NaHCO₃饱和溶液吸收HCl时产生CO₂，导致盛有NaOH溶液的洗气瓶质量增重偏大，造成误差

．
【教师点拨】即便换成稀硫酸和NaOH溶液，反应前后装置中存在的CO₂也会使测定出的样品纯度不准确．
【请你改进】在上述基础上，你的措施是

两次称量前，均向整套装置中鼓入经NaOH溶液洗涤过的空气，目的是排尽装置中原有空气和反应后残留的CO₂，且称量时C装置两端及B装置的出口封闭

．
同学们仍称取6.0g试样，用改进完善后的方案重新实验．
【数据处理】装置C实验前后两次称量的质量差为2.2g，则样品的纯度为

88.3%

．（列出计算过程）
【实验反思】若不用上述方法，而用生成沉淀的方法来测定试样中纯碱的质量分数，可选用的试剂是

BaCl₂或CaCl₂溶液

．

Answer 1

分析：（1）根据实验制取气体首先要装置的气密性进行解答；
（2）根据浓硫酸具有吸水性进行解答； 根据D装置的作用是吸收空气中的CO₂和H₂O（水蒸气），防止它们进入C装置中，出现误差进行解答；
【实验探究】根据滴加足量稀HNO₃和AgNO₃溶液，无气泡但有沉淀产生，说明有氯化银生成，从而证明溶液中有氯离子存在进行解答；
【请你评价】根据NaHCO₃饱和溶液吸收HCl时产生CO₂，导致盛有NaOH溶液的洗气瓶质量增重偏大，造成误差进行解答；
【请你改进】根据原来装置内空气中存有二氧化碳气体，而使得计算结果不准确进行解答；
【数据处理】根据装置C实验前后两次称量的质量差为二氧化碳的质量可以求出碳酸钠的质量从而求出样品的纯度进行解答；
【实验反思】根据碳酸钠和氯化钡或氯化钙反应生成碳酸钡沉淀或碳酸钙沉淀而不和氯化钠反应进行解答．

解答：解：（1）实验制取气体首先要装置的气密性，所以组装好如图仪器，并检查装置的气密性；
（2）浓硫酸具有吸水性，图B装置的作用是干燥CO₂气体； D装置的作用是吸收空气中的CO₂和H₂O（水蒸气），防止它们进入C装置中，出现误差；
【实验探究】滴加足量稀HNO₃和AgNO₃溶液，无气泡但有沉淀产生，说明有氯化银生成，从而证明溶液中有氯离子存在，说明生成的气体中混有盐酸挥发出来的HCl和碳酸钙反应生成氯化钙，所以①成立；
【请你评价】NaHCO₃饱和溶液吸收HCl时产生CO₂，导致盛有NaOH溶液的洗气瓶质量增重偏大，造成误差，所以丙同学方案不可行；
【请你改进】原来装置内空气中存有二氧化碳气体，而使得计算结果不准确，改进措施：两次称量前，均向整套装置中鼓入经NaOH溶液洗涤过的空气，目的是排尽装置中原有空气和反应后残留的CO₂，且称量时C装置两端及B装置的出口封闭；
【数据处理】装置C实验前后两次称量的质量差为二氧化碳的质量，设碳酸钠的质量为x．
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
106                   44
x                     2.2g

106

x

=

44

2.2g

x=5.3g
样品中碳酸钠的质量分数=

5.3g

6.0g

×100%=88.3%
答：样品的纯度为88.3%．
【实验反思】碳酸钠和氯化钡或氯化钙反应生成碳酸钡沉淀或碳酸钙沉淀而不和氯化钠反应，若不用上述方法，而用生成沉淀的方法来测定试样中纯碱的质量分数，可选用的试剂是BaCl₂或CaCl₂溶液．
故答案为：（1）装置的气密性；
（2）干燥CO₂气体；
吸收空气中的CO₂和H₂O（水蒸气），防止它们进入C装置中，出现误差；
【实验探究】①；
【请你评价】NaHCO₃饱和溶液吸收HCl时产生CO₂，导致盛有NaOH溶液的洗气瓶质量增重偏大，造成误差；
【请你改进】两次称量前，均向整套装置中鼓入经NaOH溶液洗涤过的空气，目的是排尽装置中原有空气和反应后残留的CO₂，且称量时C装置两端及B装置的出口封闭；
【数据处理】88.3%；
【实验反思】BaCl₂或CaCl₂溶液．

点评：此题是一道实验探究综合题，充分的展示了化学知识的方方面面，该题综合性强难度较大，对训练学生良好地思维品质以及知识的严密性有较好的帮助．