题目内容

6．已知某纯碱、小苏打的混合物，为测定试样中纯碱的质量分数，甲同学设计用下图中的装置进行实验．

主要实验步骤如下：①按图组装仪器，并检查装置的气密性
②将9.5g试样放入锥形瓶中，加适量蒸馏水溶解，得到试样溶液
③称量盛有碱石灰的U型管的质量，得到10.0g
④从分液漏斗滴入6mol•L-1的硫酸，直到不再产生气体时为止
⑤从导管A处缓缓鼓入一定量的空气
⑥再次称量盛有碱石灰的U型管的质量，得到12.8g
⑦重复步骤⑤和⑥的操作，直到U型管的质量基本不变，为14.4g
请填空和回答问题：
（1）第一个洗气瓶作用除去空气中的二氧化碳．
（2）第二个洗气瓶中加什么溶液浓硫酸．
（3）如果将分液漏斗中的硫酸换成浓度相同的盐酸，测试的最终结果偏低（填偏高、偏低或不变）．
（4）不要步骤⑤，测试的结果偏高（填偏高、偏低或不变）．
（5）该试样中纯碱的质量分数为55.8%．
（6）乙同学觉得该方案有不足，需改进，你觉得他的改进方法可能是在U形管后面再加一个装有碱石灰的球形干燥器．
（7）丙同学做过该实验后认为也可以用其他的方法来测定，下方案你觉得可行的有ACD．
A、对固体加热测质量变化     B、加足量盐酸排水法测气体体积
C、加足量氯化钡测沉淀质量    D、加足量氢氧化钡测沉淀质量．

分析 某纯碱、小苏打的混合物，为测定试样中纯碱的质量分数，根据题中实验装置图可知，将纯碱、小苏打的混合物与足量的盐酸反应生成二氧化碳，生成的二氧化碳用碱石灰吸收，根据生成的二氧化碳的质量与样品的总质量，利用立方程组的方法可以求得样品中纯碱、小苏打各自的质量，进而确定纯碱的质量分数，为了让反应生成的二氧化碳能充分被碱石灰吸收，装置中通入空气，利用空气将生成的二氧化碳与碱石灰充分接触而吸收，空气中的二氧化碳会实验产生影响，所以通入的空气必需要除去少量的二氧化碳，反应产生的二氧化碳中会有水分，所以在通入碱石灰前要进行干燥，以确保实验的准确，据此答题．

解答 解：某纯碱、小苏打的混合物，为测定试样中纯碱的质量分数，根据题中实验装置图可知，将纯碱、小苏打的混合物与足量的盐酸反应生成二氧化碳，生成的二氧化碳用碱石灰吸收，根据生成的二氧化碳的质量与样品的总质量，利用立方程组的方法可以求得样品中纯碱、小苏打各自的质量，进而确定纯碱的质量分数，为了让反应生成的二氧化碳能充分被碱石灰吸收，装置中通入空气，利用空气将生成的二氧化碳与碱石灰充分接触而吸收，空气中的二氧化碳会实验产生影响，所以通入的空气必需要除去少量的二氧化碳，反应产生的二氧化碳中会有水分，所以在通入碱石灰前要进行干燥，以确保实验的准确，
（1）根据上面的分析可知，第一个洗气瓶作用是除去空气中的二氧化碳，故答案为：除去空气中的二氧化碳；
（2）第二个洗气瓶是为了干燥二氧化碳，所以第二个洗气瓶中加浓硫酸，故答案为：浓硫酸；
（3）如果将分液漏斗中的硫酸换成浓度相同的盐酸，氯化氢挥发，导致测得的气体质量偏高，根据关系式Na2CO3～CO2、NaHCO3～CO2可知，生成等质量的二氧化碳，需要Na2CO3的质量大于NaHCO3的质量，所以样品总质量一定时，生成的气体质量越多，NaHCO3的含量就越高，所以纯碱的质量分数会偏低，故答案为：偏低；
（4）不要步骤⑤，二氧化碳不能完全被吸收，测得的气体质量偏低，根据（3）的分析可知，结果会偏高，故答案为：偏高；
（5）设样品中Na2CO3的质量为xg，NaHCO3的质量为yg，根据关系式Na2CO3～CO2、NaHCO3～CO2，及题中有关物质的质量可得$\left\{\begin{array}{l}{x+y=9.5}\\{\frac{x}{106}+\frac{y}{84}=\frac{4.4}{44}}\end{array}\right.$，
所以x=5.3，y=4.2，所以该试样中纯碱的质量分数为$\frac{5.3}{9.5}$×100%=55.8%，
故答案为：55.8%；
（6）U形管后面的空气中的水分和二氧化碳会进入U形管被碱石灰吸收，影响实验的准确性，所以在U形管后面再加一个装有碱石灰的球形干燥器，以防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入装置，
故答案为：在U形管后面再加一个装有碱石灰的球形干燥器；
（7）A、对固体加热，碳酸氢钠分解，根据固体质量变化可求得碳酸氢钠的质量，进而确定碳酸钠的质量分数，故A正确；
B、加足量盐酸，产生二氧化碳，因为二氧化碳能溶解于水，所以用排水法测气体体积不准确，故B错误；
C、加足量氯化钡，碳酸钠与氯化钡生成沉淀，碳酸氢钠与氯化钡不反应，所以可以根据沉淀质量确定碳酸钠的质量，进而确定碳酸钠的质量分数，故C正确；
D、加足量氢氧化钡，碳酸钠与碳酸氢钠测都会产生沉淀，根据两个反应方程式利用立方程组法可以求各自的质量，进而确定碳酸钠的质量分数，故D正确；
故选ACD．

点评 本题考查了物质组成定量测定的实验方案设计和分析判断，主要考查钠及其化合物的性质应用，容易出错的地方是不设计干燥管B，忘记空气中的二氧化碳和水分也能够进入U型管中，会使结果偏大，题目难度中等．

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