Question

18．某纯碱样品中含有少量氯化钠杂质，现用如图所示装置来测定纯碱样品中碳酸钠的质量分数（铁架台、铁夹等在图中均已略去）．
实验步骤如下：

①按图连接装置，并检查气密性；
②②准确称得8g纯碱样品并放入容器B中；
③准确称得盛有碱石灰（固体氢氧化钠和生石灰的混合物）的干燥管D的质量为83.4g；
④关上K₁，打开K₂，缓缓滴入稀硫酸，至不再产生气泡为止；
⑤关上K₂，打开K₁，往试管A中缓缓鼓入空气数分钟，然后称得干燥管D的总质量为85.6g．回答：
（1）实验步骤⑤鼓入空气的目的是使B中产生的二氧化碳全部进入D中．
（2）若没有C装置，则会导致测定结果偏大（填“偏大”或“偏小”）．
（3）根据实验中测得的有关数据，计算出纯碱样品碳酸钠的质量分数为93.3%（结果保留一位小数）．
（4）经精确测定，上述所求数值略大于样品中碳酸钠的实际质量分数，其原因可能是装置中有一定量的空气，所含的CO₂也会进入D中，如何改进操作，避免这一问题②实验开始前打开弹簧夹，往试管A中缓缓鼓入空气数分钟．

Answer 1

分析 （1）根据装置的特点及实验目的，分析鼓入空气这一操作的目的；
（1）评价装置C对测定结果的影响；
（3）分析实验前后装置D质量变化，并由此质量差计算样品中碳酸钠的质量，求出样品中碳酸钠的质量分数；
（4）该装置在装药品时会不可避免的混入一些空气，据空气得出成分来分析解答．

解答 解：（1）为了减小实验误差而采取了鼓入空气的方法，把残留在装置B中二氧化碳全部由D中碱石灰吸收，实验结果更准确；
（2）浓硫酸具有吸水性，在C装置中吸收由B装置排出气体中混有的水蒸气，若少了此装置则会使气体中的水蒸气被D装置中碱石灰吸收，而使测定质量偏大；
（3）反应中放出二氧化碳气体的质量=85.6g-83.4g=2.2g
设放出2.2g二氧化碳消耗碳酸钠的质量为x
Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106                     44
x                      2.2g
$\frac{106}{x}$=$\frac{44}{2.2g}$
x=5.3g
所以纯碱样品Na₂CO₃的质量分数为：$\frac{5.6g}{6g}$×100%=93.3%；
（4）由于在装置中不可避免的要存有残留的空气，而空气中的二氧化碳被D装置吸收，而导致测量结果偏大，需要改进的操作是：②实验开始前打开弹簧夹，往试管A中缓缓鼓入空气数分钟．
故答案为：（1）使B中产生的二氧化碳全部进入D中；
（2）偏大；
（3）93.3%；
（4）装置中有一定量的空气，所含的CO₂也会进入D中；②实验开始前打开弹簧夹，往试管A中缓缓鼓入空气数分钟．

点评 本题主要考查二氧化碳和碱石灰的反应，通过本题我们要知道在完成实验时要尽可能的排除可能对实验结果产生影响的因素，例如本题中空气中二氧化碳对实验结果的影响，水蒸气的影响等．