题目内容
【题目】化学兴趣小组设计以下实验方案,测定某已部分变质的小苏打样品中碳酸钠的质量分数。
[方案一]称取一定质量样品,置于坩埚中加热至恒重后,冷却,称量剩余固体质量,计算。则坩埚中发生反应的化学方程式为____________________________。
[方案二]称取一定质量样品,置于小烧杯中,加适量水溶解;向小烧杯中加入足量氢氧化钡溶液,过滤、洗涤、干燥沉淀,称量固体质量,计算。(已知:Ba2++OH-+HCO3-=BaCO3↓+H2O)。
(1)过滤操作中,除了烧杯、漏斗外,还要用到的玻璃仪器为__________。
(2)实验中判断沉淀是否完全的方法是_________________________。
[方案三]按如下图所示装置进行实验:
(1)D装置的作用是______________________,分液漏斗中__________(填“能”或“不能”)用盐酸代替稀硫酸进行实验。
(2)实验前称取17.90g样品,实验后测得C装置增重8.80 g,则样品中碳酸钠的质量分数为_____。
(3)根据此实验测得的数据,测定结果有误差,因为实验装置还存在一个明显缺陷是____________。
【答案】2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+ H2O 玻璃棒 静置后在上层清液中,加一滴氢氧化钡溶液,如果有白色沉淀生成,说明沉淀未完全;如果不产生白色沉淀,表明沉淀已完全 防止空气中的水蒸气、二氧化碳进入C装置 不能 29.6% 缺少一个驱赶残留二氧化碳气体的装置
【解析】
[方案一]碳酸氢钠不稳定,受热易分解,根据加热前后固体质量变化,根据差量法求碳酸氢钠的质量,进而求得碳酸钠的质量分数;
[方案二]碳酸钠和碳酸氢钠都和氢氧化钡反应生成碳酸钡沉淀,根据生成沉淀的质量来计算碳酸钠的质量分数;
[方案三]由测定含量的实验可知,A中发生Na2CO3+H2SO4=H2O+CO2↑+Na2SO4、2NaHCO3+H2SO4=Na2SO4+2H2O+2CO2↑,B中为浓硫酸吸收水,干燥二氧化碳,利用C装置吸收二氧化碳,D装置防止空气中的二氧化碳、水进入C装置干扰含量测定,据此解答。
[方案一]碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳,反应的方程式为2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O;
[方案二](1)过滤时需用玻璃棒引流,因此过滤操作中,除了烧杯、漏斗外,还要用到的玻璃仪器为玻璃棒;
(2)可取上层清液,继续加沉淀剂,看是否生成沉淀,具体操作为:静置后在上层清液中,加一滴氢氧化钡溶液,如果有白色沉淀生成,说明沉淀未完全;如果不产生白色沉淀,表明沉淀已完全;
[方案三](1)空气中的水蒸气和二氧化碳会被碱石灰吸收,故D的作用是吸收空气中的水蒸气和二氧化碳,以确保C装置中质量增加量的准确性;分液漏斗中如果用盐酸代替硫酸,盐酸易挥发,这样制得二氧化碳气体中含氯化氢,浓硫酸不能吸收氯化氢,则氯化氢被碱石灰吸收,导致测到二氧化碳质量偏高;
(2)设NaHCO3和Na2CO3的物质的量分别为xmol、ymol,则106x+84y=17.90,根据碳原子守恒可知44x+44y=8.80,解得x=0.05mol,y=0.15mol,则样品中Na2CO3的质量分数为(0.05mol×106g/mol)/17.90g×100%=29.6%;
(3)实验装置还存在一个明显缺陷为装置中的二氧化碳不能被装置C全部吸收,则需设计一个装置将A、B中的CO2全部吹入装置C中吸收。