Question

工业纯碱中常含有NaCl、Na₂SO₄杂质，为了测定工业纯碱中Na₂CO₃的含量，某同学设计了如图装置：
（碱石灰是一种碱性干燥剂，是CaO固体和NaOH固体的混合物，能吸收水和酸性气体）
试回答下列问题：
（1）装置A中发生反应的化学方程式

 

；
（2）装置D的作用是

 

；
（3）实验前称取工业纯碱的质量为m g，装置C中碱石灰和U型管的总质量为m₁ g．加入足量稀硫酸，反应结束后，装置C中碱石灰和U型管的总质量变为m₂ g．则上述实验中测得的工业纯碱中的Na₂CO₃质量分数为

 

；
（4）若没有装置D，测定结果将会

 

（填偏大、偏小或无影响）若装置A和装置B中还残留气体，测定结果将会

 

（填偏大、偏小或无影响）
（5）利用上图A、B装置（B中仍用硫酸作干燥剂），再加一个集气装置，除CO₂外还可以制取哪种气体？

 

（填一种气体的分子式）

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验探究和数据处理题

分析：实验实验原理是：纯碱和稀硫酸反应生成二氧化碳气体，经浓硫酸干燥后被碱石灰吸收，根据二氧化碳的质量可确定纯碱的含量，但本题实验存在缺陷，即装置内残留的二氧化碳不能被完全吸收，C连接D可防止空气中水、二氧化碳进入C中，导致实验结果偏大，以此解答该题．

解答： 解：（1）纯碱和稀硫酸反应生成二氧化碳气体，发生反应为Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑，故答案为：Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑；
（2）C连接D可防止空气中水、二氧化碳进入C中，导致实验结果偏大，干扰碳酸钠含量的测定，
故答案为：防止空气中的CO₂、H₂O进入U形管，干扰碳酸钠含量的测定；
（3）装置C中碱石灰吸收的为二氧化碳，m（CO₂）=（m₂-m₁）g，n（Na₂CO₃）=n（CO₂）=

m2-m1

44

mol，m（Na₂CO₃）=

106(m2-m1)

44

g，所以工业纯碱中Na₂CO₃的质量分数为

106(m2-m1)

44m

×100%，
故答案为：

106(m2-m1)

44m

×100%；
（4）装置D没有，空气中的二氧化碳和水蒸气会进入装置C，使测定二氧化碳质量增大，结果偏高；装置A、B中残留的二氧化碳不能被完全吸收，应通入氮气将二氧化碳赶出，否则会导致含量偏小，
故答案为：偏大；偏小；
（5）利用上图A、B装置（B中仍用硫酸作干燥剂），再加一个集气装置，除CO₂外还可以制取的气体可以是氧气，利用过氧化氢滴入固体二氧化锰中生成，
故答案为：O₂．

点评：本题考查物质的含量的测定的实验设计，为高考常见题型，侧重于学生的分析能力、实验能力和计算能力的考查，注意把握实验的原理和操作方法，难度中等．