题目内容
14．注射器是一种普通的医疗器械，但它在化学实验装置和习题中出现越来越多，它对某些实验现象的观察或实验过程的改进起到了意想不到的效果．
（1）图1用50mL试管作反应容器，磷的燃烧均在密闭容器里进行，可防止白烟污染空气．用50mL注射器（活塞事先处在20mL刻度处）测量磷燃烧消耗的氧气体积．
操作：①检查装置的气密性．②装药品，连好仪器．③夹紧弹簧夹，加热白磷，观察试管中所发生现象为白烟白磷燃烧，产生大量白烟．④燃烧结束，试管冷却后打开弹簧夹，可以看到活塞慢慢左移到约10 mL刻度处（取整数值）．说明空气中氧气的体积分数约为20%．
（2）图2用推拉注射器活塞的方法可以检查装置的气密性．当缓缓向外拉动活塞时，如果装置气密性良好，则能观察到D
A．注射器内有液体 B．瓶中液面上升 C．长颈漏斗内液面上升 D．长颈漏斗下端管口产生气泡
（3）兴趣小组走进实验室看到了一个不和谐的“音符”（如图3）．
Ⅰ、此情此景你首先想到是取用该药品时试剂瓶瓶塞应倒放在桌上；取用后应立即塞上瓶塞密封保存，这是因为氢氧化钠易潮解、能吸收空气中二氧化碳而变质．
Ⅱ、该兴趣小组同学为了测定某变质的烧碱样品中Na2CO3的质量分数，首先设计了图4所示的装置，通过反应后右侧注射器内收集到气体的量计算出Na2CO3的质量分数（已知该状态下CO2的密度，所使用注射器最大量程为20mL）．写出锥形瓶内所发生变化的化学方程式HCl+NaOH═NaCl+H2O，2HCl+Na2CO3═CO2↑+2NaCl，
小张认为该方案不能准确测得Na2CO3的质量分数，这是因为产生的二氧化碳只有部分进入注射器中，还有部分在锥形瓶中，
且小李认为该方案中样品的取用的量也需要一定的控制，这是因为注射器中能收集二氧化碳的量是有限度的．
Ⅲ、该兴趣小组同学在反思上面实验后设计了如图5的装置测定变质的烧碱样品中Na2CO3的质量分数．反应的开始、结束都要用注射器反复的排送气体．实验步骤为：①检查装置的气密性． ②称取10克干燥的烧碱样品放入广口瓶中，D处注射器内加入适量的稀硫酸，准确称量装置F的质量320克，连好装置． ③打开弹簧夹1，反复推拉注射器A 10次，准确称量装置F的质量320.5克．④关闭弹簧夹1，然后推动活塞，让稀硫酸逐滴滴入样品中，直到不再产生气泡为止． ⑤打开弹簧夹1，缓缓推拉注射器A 10次． ⑥再准确称装置F质量为321.6克．
问题探究：
（i）E装置的作用是除去二氧化碳中的水蒸气，G装置的作用防止空气中的二氧化碳、水蒸气进入F中．
（ii）若步骤⑤中注射器推拉速率过快，则测定的Na2CO3的质量分数会偏小（填“偏大”、“偏小”、“不变”）．
（iii）试根据实验所记数据计算出该烧碱样品中Na2CO3的质量分数．（写出计算过程）
分析 （1）白磷和氧气反应的实验现象是：白磷燃烧，产生大量白烟，由于氧气约占空气体积的20%，所以燃烧后试管内气体约减少20%，即10mL，所以注射器活塞应向左移动10mL；
（2）检查装置气密性时，注射器活塞向外拉，锥形瓶内气体压强减小，外界大气压将空气沿长颈漏斗压入锥形瓶中，在长颈漏斗下端会看到有气泡冒出；
（3）Ⅰ．取用药品时，试剂瓶塞应倒放，防止污染试剂；氢氧化钠易潮解、且能吸收空气中二氧化碳而变质，所以需要密封干燥保存；
Ⅱ．根据氢氧化钠与碳酸钠能与盐酸反应的性质，写出两个反应的化学方程式；结合所选用药品及装置，对操作中可能出现的结果进行分析，做出判断；
III．（i）根据对整个装置及实验目的理解，结合装置中所加药品的特性，判断盛放浓硫酸的装置E及盛放碱石灰的装置G的作用；
（ii）分析推拉注射器对整个实验的作用，对不恰当的推拉进行分析，判断该不当操作对测定结果的影响；
（iii）实验数据的处理：利用装置F的质量变化得出反应产生二氧化碳的质量，利用这一质量，根据反应的化学方程式计算样品中碳酸钠的质量，从而计算出该烧碱样品中Na2CO3的质量分数．
解答 解：
（1）加热白磷，观察试管中所发生现象是：白磷燃烧，产生大量；氧气占空气的体积分数为20%，所以注射器活塞应向左移动到10mL处；
（2）注射器活塞向外拉，锥形瓶内气体压强减小，外界大气压将空气沿长颈漏斗压入锥形瓶中，在长颈漏斗下端会看到有气泡冒出，故选D；
（3）Ⅰ．取用药品时，试剂瓶塞应倒放，氢氧化钠需要密封干燥保存，因为氢氧化钠易潮解、且能吸收空气中二氧化碳而变质；
Ⅱ．锥形瓶内所发生变化的化学方程式为：HCl+NaOH═NaCl+H2O、2HCl+Na2CO3═CO2↑+2NaCl；小张认为该方案不能准确测得Na2CO3的质量分数，这是因为产生的二氧化碳只有部分进入注射器中，还有部分在锥形瓶中；因为注射器的容积很小，所以样品的取用量也需要一定的控制；图B使用的是排水法收集二氧化碳，因为二氧化碳能溶于水，所以所收集二氧化碳质量偏小，可用碳酸氢钠饱和溶液代替水收集二氧化碳．因为采用的是排水集气法，所以广口瓶中的空气对实验结果没有影响．
Ⅲ．（i）利用装置E中浓硫酸具有吸水性，该装置在实验中主要为除去二氧化碳中的水蒸气；装置G中的碱石灰既能吸收空气中的水，又能吸收空气中的二氧化碳，连接在装置F与大气之间，作用在于防止空气中的二氧化碳、水蒸气进入F中；
（ii）推拉注射器可使装置内产生的二氧化碳完全被装置F中氢氧化钠溶液吸收，若推拉速度过快，会造成二氧化碳气体未被吸收而排出，使得测定的二氧化碳质量偏小而导致整个测定结果偏小；
（iii）根据装置F的质量变化，可知反应生成二氧化碳的质量=321.6g-320.5g=1.1g；设样品中碳酸钠的质量为x
Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑
106 44
x 1.1g
$\frac{106}{x}=\frac{44}{1.1g}$
x=2.65g
该烧碱样品中Na2CO3的质量分数=$\frac{2.65g}{10g}$×100%=26.5%
故答案为：
（1）白烟白磷燃烧，产生大量白烟；10；20%；
（2）D；
（3）Ⅰ．倒；氢氧化钠易潮解、能吸收空气中二氧化碳而变质；
Ⅱ．HCl+NaOH═NaCl+H2O、2HCl+Na2CO3═CO2↑+2NaCl；产生的二氧化碳只有部分进入注射器中，还有部分在锥形瓶中；注射器中能收集二氧化碳的量是有限度的；
Ⅲ．（i）除去二氧化碳中的水蒸气；防止空气中的二氧化碳、水蒸气进入F中；（ii）偏小；（iii）该烧碱样品中Na2CO3的质量分数为26.5%．
点评 本题是一个综合性实验题，难度较大．（1）小题描述燃烧现象时注意“烟”和“雾”的区别，磷燃烧产物是五氧化二磷固体，所以看到的现象是白烟；氧气占空气体积分数的20%，所以注射器应向左移动到10刻度处；（4）小题根据二氧化碳的量求算碳酸钠的质量分数，关键是收集二氧化碳，若用注射器收集，锥形瓶中会滞留部分二氧化碳，收集的质量会偏小．所以改用排水法收集较好，而二氧化碳能溶于水，因此考虑使用碳酸钠饱和溶液代替水收集二氧化碳，因为碳酸钠饱和溶液不能吸收二氧化碳，所以此法收集的气体质量比较准确．
| A． | 35% | B． | 80% | C． | 85% | D． | 90% |
水和溶液在生命活动和生产、生活中起着十分重要的作用．| A． | 铁丝 | B． | 硫粉 | C． | 木炭 | D． | 红磷 |