题目内容

12．某纯碱样品中含有少量氯化钠，现欲测定其碳酸钠的质量分数，进行如下实验：

【实验原理】
Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+CO2↑
通过实验测定反应产生的二氧化碳的质量，即可求得原样品中碳酸钠的质量，进而求得碳酸钠在样品中的质量分数．
【实验装置】如图所示
【实验步骤】
①如图连接装置（除B、C外）并加入所需药品．
②称量并记录B的质量（m1）．（称量时注意封闭B的两端．）
⑧按动鼓气球，持续约1分钟．
④连接上B、C．
⑤打开分液漏斗F的活塞，将稀硫酸快速加入D中后，关闭活塞．
⑥按动鼓气球，持续约1分钟．
⑦称量并记录B的质量（m2）．（称量时注意封闭B的两端及E右端的出口．）
⑧计算．
（1）已知碱石灰的主要成分是氢氧化钙和氢氧化钠，则干燥管A的作用：除去鼓入空气中的二氧化碳；干燥管C的作用是防止空气中的二氧化碳和水进入B中影响实验结果；
E装置的作用是防止D中的水蒸气进入B中．
步骤③中鼓气的目的是用除去二氧化碳的空气赶走体系中的二氧化碳；步骤⑥中鼓气的目的是用除去二氧化碳的空气将反应产生的二氧化碳全部赶入B中；
本实验能否同时省略③、⑥两个步骤？不能，原因是①空气中含少量二氧化碳、②反应后装置中残留二氧化碳均会造成结论偏差．
（2）若所取样品的质量为5g，为确保实验顺利进行，分液漏斗F中至少要盛放10%的稀硫酸
（密度为1.07g/mL）43.0mL，若m1为51.20g，m2为53.18g，样品中碳酸钠的质量分数为95.4%．

分析 要测定碳酸钠的含量，可以通过与酸反应生成的二氧化碳的质量进行求算，而要测定二氧化碳的质量，需排除空气中二氧化碳和水蒸气对生成的二氧化碳的质量的影响，除去二氧化碳使用的是氢氧化钠溶液，除去水使用的是浓硫酸．

解答 解：（1）干燥管A可以吸收鼓气球中鼓入的空气中的二氧化碳，避免对干燥管B的质量增加造成干扰；干燥管Ⅱ在干燥管I之后，能阻止空气中的二氧化碳和水进入干燥管，E中盛有的是浓硫酸，具有吸水性，能将水分吸除，排除水分对生成二氧化碳质量的影响；步骤③中鼓气的目的是用除去二氧化碳的空气赶走体系中的二氧化碳，步骤⑥鼓入空气是利用压力差使产生的二氧化碳全部被排出，要测定二氧化碳的质量，需排除空气中二氧化碳对生成的二氧化碳的质量的影响；本实验不能同时省略③、⑥两个步骤，否则会给实验带来误差．
（2）当5克样品全部为碳酸钠时，耗硫酸最多，设所需硫酸的质量为x
Na2CO3+H2SO4═Na2SO4+H2O+CO2↑
106     98 
 5g      x
$\frac{106}{98}=\frac{5g}{x}$
x=4.6g
故至少要盛放10%的稀硫酸（密度为1.07g/mL）的体积为：
V=$\frac{\frac{4.6g}{10%}}{1.07g/mL}$≈43.0mL
根据所测数据，生成二氧化碳的质量为（m2-m1）=1.98g，设碳酸钠的质量为y，则有
Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+CO2↑+H2O
106                44
 y                1.98g       
$\frac{106}{44}=\frac{y}{1.98g}$
x=4.77g
所以纯碱样品纯度为：$\frac{4.77g}{5g}$×100%=95.4%
故答案为：
（1）除去鼓入空气中的二氧化碳；防止空气中的二氧化碳和水进入B中影响实验结果；防止D中的水蒸气进入B中；用除去二氧化碳的空气赶走体系中的二氧化碳；用除去二氧化碳的空气将反应产生的二氧化碳 全部赶入B中；不能；①空气中含少量二氧化碳、②反应后装置中残留二氧化碳均会造成结论偏差．
（2）43.0；95.4%．

点评 本题考查了碳酸钠含量的测定，完成此题，可以依据生成的二氧化碳的质量进行求算，进行实验时，要保证生成的二氧化碳的质量准确．

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