Question

3．已知某纯碱试样中含有NaCl杂质，为测定试样中纯碱的质量分数，可用图中的装置进行实验．（提示：碱石灰是生石灰与氢氧化钠的混合物，可以吸收水和二氧化碳）

主要实验步骤如下：
①按图组装仪器，并检验装置的气密性
②将10.0g试样放入锥形瓶中，加适量蒸馏水溶解，得到试样溶液
③称量盛有碱石灰的U型管的质量，得到20.0g
④从分液漏斗滴入6mol•L^-1的硫酸，直到不再产生气体时为止
⑤从导管A处缓缓通入一定量的空气
⑥再次称量盛有碱石灰的U型管的质量，得到22.0g
⑦重复步骤⑤和⑥的操作，直到U型管的质量基本不变，为22.2g
请填空和回答问题：
（1）装置中干燥管B的作用防止空气中的CO₂和水气进入U型管中．如果没有连接该干燥管，测试的结果偏高（填偏高、偏低或不变）．
（2）如果将分液漏斗中的硫酸换成浓度相同的盐酸，测试的结果偏高（填偏高、偏低或不变）．
（3）步骤⑤的目的是把反应产生的CO₂全部导入U型管中，如果没有进行步骤⑤的操作，测试的结果偏低（填偏高、偏低或不变）．
（4）试样中纯碱的质量分数为53%．

Answer 1

分析 （1）由于空气中也有二氧化碳和水分，干燥管B的作用就是不让它们进入的，如果没有连接该干燥管，则测量出的二氧化碳的质量偏大，据此分析；
（2）根据盐酸的挥发性考虑；
（3）由于反应完了锥形瓶中存留有二氧化碳，鼓入一定量的空气就是为了驱赶它们的，如果没有进行步骤⑤的操作，则测量出的二氧化碳的质量偏小，据此分析；
（4）根据U型管的质量的增加量就是生成的二氧化碳的质量，根据二氧化碳的质量算出碳酸钠的质量，再用碳酸钠的质量除以样品质量即可．

解答 解：（1）U型管中的碱石灰是为了吸收反应生成的二氧化碳，但空气中也存在二氧化碳，干燥管B的作用就是防止空气中的二氧化碳和水分进入U型管，对结果产生误差，如果没有连接该干燥管，则测量出的二氧化碳的质量偏大，根据二氧化碳计算出的碳酸钠的质量分数也就偏高，
故答案为：防止空气中的CO₂和水气进入U型管中；偏高；
（2）由于盐酸具有挥发性，也会随着二氧化碳进入U型管，被误认为是二氧化碳，所以二氧化碳的质量偏大，算出的碳酸钠的质量也会偏大的，所以结果会偏大；
故答案为：偏高；
（3）由于反应完了锥形瓶中存留有二氧化碳，鼓入一定量的空气就是将残留的二氧化碳完全排入U型管，如果没有进行步骤⑤的操作，则测量出的二氧化碳的质量偏小，根据二氧化碳计算出的碳酸钠的质量分数也就偏低，
故答案为：把反应产生的CO₂全部导入U型管中；偏低；
（4）根据实验步骤中的数据，生成二氧化碳的质量为22.2g-20g=2.2g，设需要碳酸钠的质量为X则：
Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106                     44
X                      2.2g
列比例式$\frac{106}{X}$=$\frac{44}{2.2g}$；
解得X=5.3g；
所以试样中纯碱的质量分数为$\frac{5.3}{10}$×100%=53%，
故答案为：53%．

点评 本题考查了物质组成定量测定的实验方案设计和分析判断，主要考查钠及其化合物的性质应用，容易出错的地方是不设计干燥管B，忘记空气中的二氧化碳和水分也能够进入U型管中，会使结果偏大，题目难度中等．