Question

工业生产的纯碱中常含有少量的NaCl杂质．某校研究性学习活动小组为了测定混合物中纯碱的质量分数，拟使用如图实验装置（说明：连接甲和乙的橡皮管有铁夹控制），先测定一定量的样品和酸反应放出二氧化碳的质量，再计算混合物中纯碱的质量分数．
（1）甲装置的作用是

吸收空气中的二氧化碳

；丙装置的作用是

吸收二氧化碳中的水蒸气

．
（2）乙装置反应完成后，打开甲和乙之间的铁夹，通数分钟空气的作用是

排出装置中的二氧化碳气体，使之都被丁处碱石灰完全吸收

．写出甲装置中发生反应的离子方程式（NaOH溶液足量）：

CO₂+2OH^-=CO₃^2-+H₂O

．
（3）若去掉戊装置，测得的CO₂质量会

偏大

（填“偏大”或“偏小”）．
（4）若取n g样品装入广口瓶，且反应前填满碱石灰的干燥管丁总质量为m g，实验结束后称得干燥管丁的总质量为w，则Na₂CO₃质量分数的计算式为

53(w-m)

22n

×100%

．

Answer 1

分析：（1）实验装置中会残留部分二氧化碳，影响丁中二氧化碳质量的测定，需要通入空气将装置内的二氧化碳完全排入丁中被吸收，空气中含有二氧化碳，故应先用氢氧化钠溶液吸收，防止影响二氧化碳的测定；
从装置乙中产生导出的气体中含有水，如果不除去气体中的水，会使丁中测定的二氧化碳的质量增大，故进入装置丁的二氧化碳应干燥；
（2）装置中含有二氧化碳，不将二氧化碳排尽，会使测定的二氧化碳的质量增大，故反应前应先通空气，排尽装置内的二氧化碳；
装置甲中二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠与水；
（3）戊装置的作用是吸收空气中的二氧化碳、水蒸气，防止进入装置丁中被碱石灰吸收，导致测定二氧化碳的质量增大；
（4）由题意可知，反应生成的二氧化碳的质量为（w-m）g，计算二氧化碳的物质的量，根据碳元素守恒二氧化碳的物质的量等于样品中碳酸钠的物质的量，计算样品中碳酸钠的质量，再利用质量分数的定义计算．

解答：解：（1）实验装置中会残留部分二氧化碳，影响丁中二氧化碳质量的测定，需要通入空气将装置内的二氧化碳完全排入丁中被吸收，空气中含有二氧化碳，故应先用氢氧化钠溶液吸收，防止影响二氧化碳的测定，装置甲的作用是吸收空气中的二氧化碳；
从装置乙中产生导出的气体中含有水，如果不除去气体中的水，会使丁中测定的二氧化碳的质量增大，导致测定的样品中碳酸钠的质量增大，测定的碳酸钠质量分数偏大，故进入装置丁的二氧化碳应干燥，故装置丙的作用是吸收二氧化碳中的水蒸气，防止进入装置丁中，
故答案为：吸收空气中的二氧化碳；吸收二氧化碳中的水蒸气；
（2）装置中含有二氧化碳，不将二氧化碳排尽，会使测定的二氧化碳的质量增大，故反应前应先通空气，排尽装置内的二氧化碳，装置乙的作用是排出装置中的二氧化碳气体；
装置甲中二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠与水，反应的离子方程式为CO₂+2OH^-=CO₃^2-+H₂O，
故答案为：排出装置中的二氧化碳气体，使之都被丁处碱石灰完全吸收；CO₂+2OH^-=CO₃^2-+H₂O；
（3）若去掉戊装置，空气中二氧化碳、水蒸气进入丁中被碱石灰吸收，导致测定二氧化碳的质量增大，
故答案为：偏大；
（4）由题意可知，反应生成的二氧化碳的质量为（w-m）g，二氧化碳的物质的量为

(w-m)g

44g/mol

=

w-m

44

mol，根据碳元素守恒可知样品中碳酸钠的物质的量为

w-m

44

mol，样品中碳酸钠的质量为

w-m

44

mol×106g/mo=

53(w-m)

22

g，样品中碳酸钠质量分数为

53(w-m) 22 g

ng

×100%=

53(w-m)

22n

×100%，
故答案为：

53(w-m)

22n

×100%．

点评：本题考查学生对实验原理及装置理解、对操作的评价、物质含量的测定、化学计算等，难度中等，根据物质的化学性质，要认真分析，把握实验设计的每个步骤中的实验目的．