Question

8．现有NaHCO₃和Na₂CO₃•xH₂O的混合物，为了测定x的值，某同学采用如图所示的装置进行实验（CaCl₂、碱石灰均足量）．

（1）在反应之前的首要操作为检查装置气密性．
（2）B装置的作用是吸收反应中生成的水．
（3）C装置的作用是吸收反应中生成的CO₂．
（4）若在装置A的试管中装入NaHCO₃和Na₂CO₃•xH₂O的混合物3.7g，用酒精灯加热至反应完全，此时B管增重1.89g，C管增重0.22g，则x的值为10．
（5）此题还有一个不完善的地方，应如何改进？在C装置后再加一个装有碱石灰的U形管．为什么？为了防止空气中的CO₂和H₂O被C装置的中的碱石灰吸收．

Answer 1

分析 （1）多个仪器连接的实验装置中，首先必须检验装置的气密性；
（2）无水氯化钙能吸收水蒸气，通过称量反应前后的质量可以得出水蒸气的质量，因此B装置的作用是吸收反应中生成的水；
（3）由于反应中还有CO₂生成，而碱石灰可以吸收CO₂，因此通过称量反应前后的质量，可以得出CO₂的质量，所以C装置的作用是吸收反应中生成的CO₂；
（4）用酒精灯加热到反应完全，此时B管增重1.89g，C管增重0.22 g，这说明反应中生成的水蒸气质量=1.89g，CO₂质量=0.22g，物质的量分别是$\frac{1.89g}{18g/mol}$=0.105mol、$\frac{0.22g}{44g/mol}$=0.005mol；根据反应的方程式2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑可知，该反应中生成的CO₂就是0.005mol，则碳酸氢钠的物质的量是0.005mol×2=0.01mol，反应中生成的水是0.005mol．则碳酸钠在反应中失去的水的物质的量=0.105mol-0.005mol=0.100mol．碳酸氢钠的质量=0.01mol×84g/mol=0.84g，计算得到碳酸钠质量分数；
（5）由于空气中也含有CO₂和水蒸气，也能被C装置的中碱石灰吸收，从而导致C管增重偏高，因此测量值偏低；所以改进的措施为在C装置后再加一个装有碱石灰的U形管；目的是为了防止空气中的CO₂和H₂O被C装置的中的碱石灰吸收．

解答 解：（1）为了避免气密性差引起的误差，在反应前必须检查装置的气密性，确保该实验装置的气密性良好，
故答案为：检查装置气密性；
（2）无水氯化钙能吸收水蒸气，通过称量反应前后的质量可以得出水蒸气的质量，因此B装置的作用是吸收反应中生成的水；
故答案为：吸收反应中生成的水；
（3）由于反应中还有CO₂生成，而碱石灰可以吸收CO₂，因此通过称量反应前后的质量，可以得出CO₂的质量，所以C装置的作用是吸收反应中生成的CO₂；
故答案为：吸收反应中生成的CO₂；
（4）用酒精灯加热到反应完全，此时B管增重1.89g，C管增重0.22 g，这说明反应中生成的水蒸气质量为1.89g，CO₂质量为0.22g，生成水的物质的量为：$\frac{1.89g}{18g/mol}$=0.105mol，生成二氧化碳的物质的量为：$\frac{0.22g}{44g/mol}$=0.005mol，
根据方程式2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑可知，该反应中生成的CO₂就是0.005mol，则碳酸氢钠的物质的量是0.005mol×2=0.01mol，反应中生成的水是0.005mol．则碳酸钠在反应中失去的水的物质的量为：0.105mol-0.005mol=0.100mol，碳酸氢钠的质量为：0.01mol×84g/mol=0.84g，
则样品中碳酸钠晶体的质量为：3.7g-0.84g=2.86g，
则：$\frac{2.86g}{（106+18x）g/mol}$×x=0.1mol，
解得：x=10，
故答案为：10；
（5）由于空气中也含有CO₂和水蒸气，也能被C装置的中碱石灰吸收，从而导致C管增重偏高，因此测量值偏低，为了防止空气中的CO₂和H₂O被C装置的中的碱石灰吸收，应该在C装置后再加一个装有碱石灰的U形管，
故答案为：在C装置后再加一个装有碱石灰的U形管；为了防止空气中的CO₂和H₂O被C装置的中的碱石灰吸收．

点评 本题考查了物质组成的实验探究和实验测定方法分析、质量分数计算应用，题目难度中等，掌握实验基本操作方法及物质性质是关键，试题培养了学生的分析、理解能力及化学实验能力．