Question

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，装置内氢氧化钠固体均足量）：
需要测定的实验数据：纯碱样品的质量；实验前后C装置的质量．
（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，其操作是逐滴滴入稀硫酸至______为止．
（2）B、D装置的作用分别是______、______．
【交流与表达】
（3）图2所示实验装置会造成实验结果偏低，为了克服该不足，有同学提出：将A装置左端与图1装置相连接（须将A装置中双孔橡胶塞换成三孔橡胶塞），反应前、后分别用图1装置缓缓鼓入空气．具体操作是：
①反应前，断开B、C装置之间的连接，用图1装置鼓入一段时间的空气．
②反应后，再次用图1装置鼓入空气，目的是______．
（4）组内另一位同学按照上述装置进行试验，在正确称量C装置的质量时，发现实验前后该装置的质量没有发生变化，可能原因是______．
【数据处理】测定该品牌纯碱的纯度
（5）另取纯碱样品11.0g，加入足量稀硫酸充分反应．产生二氧化碳气体的质量与滴加稀硫酸的体积间数值关系如图3所示．
求：①反应生成CO₂的质量为______g．
　 ②通过计算确定食用纯碱粉末中Na₂CO₃的质量分数．（写出计算过程，结果保留一位小数．）
【反思】
（6）若用稀盐酸代替稀硫酸将导致纯碱粉末的纯度______（填写“偏高”、“偏低”或“不变”）．

Answer 1

解：（1）反应物是Na₂CO₃和H₂SO₄生成物是Na₂SO₄、H₂O和CO₂用观察法配平，二氧化碳后面标上上升符号；因为该反应有气泡产生，没有气泡产生了，说明反应完了；
（2）浓硫酸具有吸水性，所以主要是除去二氧化碳中的水蒸气；装置D中氢氧化钠固体能吸收空气中的二氧化碳和水蒸气，防止进入C装置，影响实验结果
（3）用不含二氧化碳的空气排出残留在AB装置中反应产生的二氧化碳气体，使反应产生的二氧化碳全部被C装置吸收；
（4）氢氧化钠可以吸收二氧化碳，装置没增重说明没有吸收二氧化碳，可能原因是装置漏气，二氧化碳气体没进入到C装置
（5）由图象可以看出生成二氧化碳的质量为4.4g，
设要生成4.4g二氧化碳需要碳酸钠质量为x则：
Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106 44
x 4.4g

解得X=10.6g，纯碱的纯度为=×100%=96.4%；
（7）稀盐酸挥发出氯化氢气体，被C装置吸收，使C装置增重的质量增大，根据C装置增重的质量即为二氧化碳的质量求出的碳酸钠质量增大，因此使质量分数偏高；
故答案为：（1）Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑；不再产生气泡为止；
（2）除去水蒸气；防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入C装置，影响实验结果；
（3）用不含二氧化碳的空气排出残留在AB装置中反应产生的二氧化碳气体；
（4）装置漏气，产生的二氧化碳气体未被C中的氢氧化钠吸收
（5）①4.4g②96.4%；
（6）偏高
分析：（1）根据反应方程式的写法和反应的实验现象判断是否反应完全；
（2）根据浓硫酸的吸水性和氢氧化钠的作用分析；
（3）根据气体将反应生成的二氧化碳赶到C装置考虑；
（4）氢氧化钠可以吸收二氧化碳，装置没增重说明没有吸收二氧化碳的原因考虑；
（5）根据图象纵坐标找出二氧化碳的质量，根据碳酸钠和硫酸反应的化学方程式，已知二氧化碳的质量求出碳酸钠的质量，从而求出碳酸钠的质量分数
（6）根据盐酸的挥发性考虑；
点评：本题容易出错的地方是第（5）小题，要知道通入不含有二氧化碳空气的目的，只有将生成的二氧化碳全部吸收才能使结果更准确．