Question

过碳酸钠（Na₂CO₄）跟稀硫酸反应的化学方程式如下：
2Na₂CO₄+2H₂SO₄═2Na₂SO₄+2CO₂↑+O₂↑+2H₂O
今有如图所示装置可供选择，请回答：

（1）若过碳酸钠中含有少量碳酸钠杂质，欲测定该样品中Na₂CO₄的质量分数：
①应选用的仪器是

 

（填代号），
②请叙述读取量筒数据的正确方法：

 

．
③若样品质量25g，测得气体体积为2.24L（标准状况），则该样品中Na₂CO₄的质量分数为

 

．
（2）若过碳酸钠中含有少量过氧化钠（2Na₂O₂+2H₂SO₄=2Na₂SO₄+O₂↑+2H₂O）杂质，欲测定该样品中Na₂CO₄的质量分数：
①仪器接口的连接顺序为P-A-B-

 

-

 

-

 

-

 

-

 

；
②高压氮气的作用是

 

；
③若相关装置反应前后的质量分别为w₁g和w₂g，样品质量为ng，则该样品中Na₂CO₄的质量分数为

 

．（用w₁、w₂、n表示）

Answer 1

分析：（1）①测定Na₂CO₄的质量分数，样品和稀硫酸反应生成的气体中含有二氧化碳和氧气，需要吸收二氧化碳后测定氧气的体积进行计算得到过碳酸钠的质量分数，实验装置中的空气必须赶净后减小实验，据此选择装置和仪器；
②排水量气装置排出的水的条件即为生成氧气的体积，读数需要量筒和广口瓶中的液面相同时准确读取；
③依据测定的氧气体积计算物质的量，结合化学方程式计算过碳酸钠物质的量计算得到质量分数；
（2）①若过碳酸钠中含有少量过氧化钠，则需要测定和硫酸反应生成的二氧化碳气体体积进行计算测定，选择需要的实验装置，判断分析连接装置仪器接口顺序；
②氮气是把装置中的空气赶净，避免空气中的二氧化碳影响测定结果；
③依据装置增重为水蒸气和二氧化碳的质量结合化学方程式计算得到样品中过碳酸钠的质量分数．

解答：解：（1）①测定Na₂CO₄的质量分数，样品和稀硫酸反应生成的气体中含有二氧化碳和氧气，需要吸收二氧化碳后测定氧气的体积进行计算得到过碳酸钠的质量分数，实验装置中的空气必须赶净后减小实验，据此选择装置和仪器为，⑤制备二氧化碳气体通过①可以驱赶整套装置中的空气，①中发生过碳酸钠和硫酸反应生成二氧化碳和氧气，通过⑧氢氧化钠溶液吸收二氧化碳，通过⑦导气管短进长出，排水法测定氧气的体积，排出的水进入④量筒中读取生成氧气的体积；选择的装置为⑤①⑧⑦④，
故答案为：⑤①⑧⑦④；
②排水量气装置排出的水的条件即为生成氧气的体积，读数需要量筒和广口瓶中的液面相同时准确读取，正确的操作是：调整量筒液面高度与⑦为同一水平后，才能读数，眼睛平视，并与凹液面相切，
故答案为：调整量筒液面高度与⑦为同一水平后，才能读数，眼睛平视，并与凹液面相切；
③依据测定的氧气体积计算物质的量，结合化学方程式计算过碳酸钠物质的量计算得到质量分数，样品质量25g，测得气体氧气体积为2.24L（标准状况）物质的量为0.1mol，依据化学方程式，2Na₂CO₄+2H₂SO₄═2Na₂SO₄+2CO₂↑+O₂↑+2H₂O，反应的过碳酸钠物质的量为0.2mol，则该样品中Na₂CO₄的质量分数=

0.2mol×122g/mol

25g

×100%=97.6%，故答案为：97.6%；
（2）①若过碳酸钠中含有少量过氧化钠，则需要测定和硫酸反应生成的二氧化碳气体体积进行计算测定，选择需要的实验装置，为⑩利用氮气赶净装置中的空气，利用③吸收反应生成的水，利用②吸收二氧化碳气体，利用⑨避免空气中的二氧化碳和水蒸气进入干燥管干扰测定结果，所以通过判断分析连接装置仪器接口顺序为P-A-B-F-E-C-D-N，故答案为：F；E；C；D；N；
②高压氮气的作用是排出装置中单位空气，避免空气中的二氧化碳干扰测定结果，故答案为：氮气是将反应生成的CO₂全部赶入吸收装置中；
③依据装置增重为吸收二氧化碳的质量，结合化学方程式计算得到样品中过碳酸钠的质量分数，反应前后的质量分别为w₁g和w₂g，则反应生成的二氧化碳质量=（W₂-W₁）g，物质的量=

W2-W1

44

mol，依据化学方程式计算得到过碳酸钠物质的量=

W2-W1

44

mol，样品质量为ng，则该样品中Na₂CO₄的质量分数=

W2-W1 44 ×122

n

×100%=

61(W2-W1)

22n

×100%，故答案为：

61(W2-W1)

22n

×100%．

点评：本题考查了物质性质的实验验证方法和实验设计分析判断，装置选择和产物验证方案的设计是解题个，注意实验测定的目的和验证产物判断，题目难度中等．