Question

3．有一含NaCl、Na₂CO₃•10H₂O和NaHCO₃的混合物，某同学设计如下实验，通过测量反应前后C、D装置质量的变化，测定该混合物中各组分的质量分数．

（1）加热前通入空气的目的是赶走装置中含有水蒸气和二氧化碳的空气．
（2）装置C、D中盛放的试剂为CCaCl₂（或P₂O₅等）、D碱石灰．
（3）若将A装置换成盛放NaOH溶液的洗气瓶，则测得的NaCl含量将偏低（填“偏高”、“偏低”或“无影响”，下同）；若B中反应管右侧有水蒸气冷凝，则测定结果中NaHCO₃的含量将无影响；若撤去E装置，则测得Na₂CO₃•10H₂O的含量将偏低．
（4）若样品质量为25.0g，反应后C、D增加的质量分别为9.9g、2.2g，由此可知混合物中NaHCO₃的质量分数为33.6%．

Answer 1

分析 将混合物加热会产生H₂O（g）、CO₂等气体，应在C、D中分别吸收，由干燥剂的性质知应先吸收水，再吸收二氧化碳，即C中的干燥剂吸水后不能吸收CO₂；由D的增重（NaHCO₃分解产生的CO₂的质量）可求出NaHCO₃质量．由C的增重（Na₂CO₃•10H₂O分解产生的H₂O及已经知道的NaHCO₃分解产生的H₂O的质量）可求出Na₂CO₃•10H₂O的质量，从而求出NaCl的质量；故应在实验前想法赶出装置中的空气，关键操作应是赶B中的空气，所以关闭b，打开a就成为操作的关键，缓缓通入则是为了赶出效果更好；E中碱石灰可防止外界空气中的H₂O（g）、CO₂进入装置D影响实验效果，
根据以上分析进行解答（1）（2）（3）；
（4）装置D中增加的质量为二氧化碳的质量，根据反应方程式2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O计算出碳酸氢钠的质量，再计算出碳酸氢钠的质量分数．

解答 解：（1）本实验中需要分别测定反应生成的二氧化碳和水的质量，所以实验前必须将装置中的水蒸气和二氧化碳赶走，避免影响测定结果；操作方法为：关闭b，打开a，缓缓通入空气，直至a处出来的空气不再使澄清石灰水变浑浊为止，
故答案为：赶走装置中含有水蒸气和二氧化碳的空气；
（2）装置C吸收Na₂CO₃•10H₂O和NaHCO₃分解生成的水蒸气，可以使用无水CaCl₂、P₂O₅等；装置D吸收碳酸氢钠分解生成的二氧化碳，可以用碱石灰，
故答案为：CaCl₂（或P₂O₅等）；碱石灰；
（3）若将A装置换成盛放NaOH溶液的洗气瓶，则m（H₂O）增加，使Na₂CO₃•10H₂O和NaHCO₃的含量偏高，NaCl的含量偏低；若B中反应管右侧有水蒸气冷凝，测定碳酸钠的质量是根据装置D中质量变化计算的，与水蒸气的量无关，则测定结果中NaHCO₃的含量不变； E中碱石灰可防止外界空气中的H₂O（g）、CO₂进入装置D，若撤去E装置，则测定的碳酸氢钠的质量偏大，碳酸氢钠分解生成水的质量偏高，而Na₂CO₃•10H₂O的测定是根据生成水的总质量计算的，则测得Na₂CO₃•10H₂O的含量将偏低，
故答案为：偏低；无影响；偏低；
（4）若样品质量为25.0g，反应后C、D增加的质量分别为9.9g、2.2g，则碳酸氢钠分解生成的二氧化碳的质量为2.2g，
2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O
 168              44
m（NaHCO₃）       2.2g
m（NaHCO₃）=$\frac{168×2.2g}{44}$=8.4g，
混合物中NaHCO₃的质量分数为：$\frac{8.4g}{25.0g}$×100%=33.6%，
故答案为：33.6%．

点评 本题综合考查元素化合物性质、测定混合物中各成分的质量分数，题目难度中等，解题时必须结合实验装置和物质的性质进行综合分析，综合考查学生实验能力和分析能力，注意把握物质的性质以及实验原理．