Question

9．某校课外小组为测定某Na₂CO₃和NaHCO₃混合物中Na₂CO₃的质量分数，甲、乙两组同学分别进行了下列相关实验．
方案Ⅰ．甲组同学用沉淀分析法，按如下图所示的实验流程进行实验：
称量样品→溶解→加入过量BaCl₂溶液→过滤出沉淀B→烘干称量→处理实验数据得出结果 
（1）实验时，过滤操作中，除了烧杯、漏斗外，还要用到的玻璃仪器为玻璃棒；
（2）若实验中测得样品质量为mg，沉淀质量为ng，则Na₂CO₃的质量分数为$\frac{106n}{197m}$×100%．
方案Ⅱ．乙组同学的主要实验流程图如下：
称量样品→称量C→逐滴加入稀H₂SO₄至过量→净化吸收气体→再称量C→处理实验数据得出结果按如图所示装置进行实验：
（3）该实验中装置B盛放的物质是浓硫酸，分液漏斗中不能（填“能”或“不能”）用盐酸代替稀硫酸进行实验，在C中装碱石灰来吸收净化后的气体．
（4）样品中碳酸钠的质量分数越大，则实验中吸收净化后气体的干燥管在充分吸收气体前后的质量差越小（填“越大”、“越小”或“一样”）．
（5）D装置的作用是吸收空气中的水蒸气和二氧化碳，以确保C装置中质量增加量的准确性
（6）有的同学认为，在反应前后都要通入N₂，反应后通入N₂的目的是将B、C装置中的残留二氧化碳全部驱入D装置的碱石灰中减小实验误差．

Answer 1

分析 方案Ⅰ．（1）根据过滤操作考虑所需仪器；过滤操用到的仪器有铁架台、漏斗、烧杯、玻璃棒等；其中属于玻璃仪器有：漏斗、烧杯、玻璃棒；
（2）沉淀n为碳酸钡，根据碳守恒，碳酸钠的物质的量和碳酸钡相等，进而计算质量分数；
方案Ⅱ．碳酸钠和碳酸氢钠与稀硫酸反应生成二氧化碳，把除去水蒸气的二氧化碳被碱石灰吸收，通过碱石灰的增重求得二氧化碳的质量，根据二氧化碳的质量和样品质量求得碳酸钠的物质的量，进而求得质量分数．A装置：Na₂CO₃和NaHCO₃混合物和硫酸反应生成二氧化碳，B装置：干燥二氧化碳，C吸收二氧化碳，D装置：防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入装置C影响测定结果．
（3）装置B是除去生成二氧化碳气中的水蒸气，利用浓硫酸吸收；盐酸易挥发，生成的二氧化碳中含有氯化氢；
（4）等质量碳酸钠和碳酸氢钠与硫酸反应，碳酸氢钠产生二氧化碳多；
（5）空气中的水蒸气和二氧化碳会被碱石灰吸收；
（6）该方案关键是要获得产生的CO₂的质量，故应保证产生的二氧化碳完全被吸收，而空气中二氧化碳不能被吸收．

解答 解：方案Ⅰ．（1）过滤中用到的仪器有：铁架台、玻璃棒、烧杯、漏斗等，其中用到的三种玻璃仪器是漏斗、烧杯、玻璃棒；烧杯用来盛放液体，漏斗用于过滤，玻璃棒用来引流和搅拌，
故答案为：玻璃棒；
（2）沉淀n为碳酸钡，物质的量$\frac{ng}{197g/mol}$=$\frac{n}{197}$mol，根据碳守恒，碳酸钠的物质的量和碳酸钡相等，故碳酸钠的物质的量为：$\frac{n}{197}$mol，碳酸钠的质量分数为：$\frac{\frac{n}{197}mol×106g/mol}{mg}$×100%=$\frac{106n}{197m}$×100%，
故答案为：$\frac{106n}{197m}$×100%；
方案Ⅱ．（3）装置B的作用是把气体中的水蒸气除去，故用浓硫酸来除去水蒸气；分液漏斗中如果用盐酸代替硫酸，盐酸易挥发，这样制得二氧化碳气体中含氯化氢，浓硫酸不能吸收氯化氢，则氯化氢被碱石灰吸收，导致测到二氧化碳质量偏高，等质量碳酸钠和碳酸氢钠，碳酸氢钠产生二氧化碳多，则会导致碳酸氢钠偏多，碳酸钠偏小；
故答案为：浓硫酸；不能；
（4）等质量碳酸钠和碳酸氢钠，碳酸氢钠产生二氧化碳多，故若样品中碳酸钠的质量分数越大，则产生二氧化碳越少，则实验中干燥管C在充分吸收气体前后的质量差就越小，
故答案为：越小；
（5）空气中的水蒸气和二氧化碳会被碱石灰吸收，故D的作用是吸收空气中的水蒸气和二氧化碳，以确保C装置中质量增加量的准确性；
故答案为：吸收空气中的水蒸气和二氧化碳，以确保C装置中质量增加量的准确性；
（6）该方案关键是要获得产生的CO₂的质量，实验前容器内含有空气，空气中含有二氧化碳，会影响生成的二氧化碳的量，反应后装置中容器内含有二氧化碳，不能被C中碱石灰完全吸收，导致测定结果有较大误差，所以反应前后都要通入N₂，反应后通入N₂的目的是：排尽装置内的空气，将生成的二氧化碳从容器内排出，被C装置中碱石灰吸收，
故答案为：将B、C装置中的残留二氧化碳全部驱入D装置的碱石灰中减小实验误差．

点评 本题考查碳酸钠含量的测定实验，为高频考点，把握实验装置的作用及实验目的为解答的关键，侧重分析、计算及实验能力的综合考查，题目难度中等．