Question

已知某纯碱试样中含有NaCl杂质，为测定试样中纯碱的质量分数，可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a g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形管的质量，为b g

④从分液漏斗滴入6 mol·L^－1的稀硫酸，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形管的质量，为c g

⑦重复步骤⑤和⑥的操作，直到U形管的质量基本不变，为d g

请填空和回答问题：

(1)在用托盘天平称量样品时，如果天平的指针向左偏转，说明______________。

(2)装置中干燥管B的作用是____________。

(3)如果将分液漏斗中的硫酸换成浓度相同的盐酸，测试的结果________(填“偏高”、“偏低”或“不变”)。

(4)步骤⑤的目的是__________________。

(5)步骤⑦的目的是__________________。

(6)该试样中纯碱的质量分数的计算式为____________________________________

(用含a、b、d的代数式表示)。

(7)还可以用其他实验方法测定试样中纯碱的质量分数。请简述一种不同的实验方法。

Answer 1

答案　(1)样品重，砝码轻

(2)防止空气中的CO₂和水蒸气进入U形管

(3)偏高

(4)把反应产生的CO₂全部导入U形管中

(5)判断反应产生的CO₂是否全部被排出并被U形管中的碱石灰吸收

(6)×100%

(7)将a g样品溶解后加入硝酸酸化的AgNO₃溶液，充分反应后过滤，将沉淀干燥后称量得b g沉淀。由NaCl～AgCl得NaCl的质量为b g，则Na₂CO₃的质量为

(a－b) g，所以Na₂CO₃的质量分数为×100%。

解析　本题为定量综合实验题，主要考查常用仪器托盘天平的使用操作、干燥管的作用及实验设计能力与评价能力。

(1)托盘天平称量时，左盘放物品、右盘放砝码，若指针左偏，说明左盘较重，也就是物品质量大于砝码质量。

(2)通过称量实验开始和结束时U形管的质量，可以确定产生CO₂的质量，在U形管后接一个干燥管，可以防止空气中的CO₂、水蒸气等进入U形管，使实验结果更为准确。

(3)因盐酸是挥发性酸，生成的CO₂中会混有HCl，它不能被浓H₂SO₄除去，但可以被碱石灰吸收，也就是实验结束后碱石灰的质量会偏大，测量的结果会偏高。

(4)CO₂的密度较大，生成的CO₂可能会残留在锥形瓶中，鼓入空气可使生成的CO₂全部导入U形管中。

(5)如果两次称量U形管的结果基本不变，说明锥形瓶中所有的CO₂都被碱石灰吸收了。

(6)Na₂CO₃＋H₂SO₄===Na₂SO₄＋H₂O＋CO₂↑

  106                                               44

  m(Na₂CO₃)                                    (d－b) g

所以，Na₂CO₃的质量分数为

×100%＝×100%

(7)该实验的方法较多，比如可以称量一定质量的样品，加入足量的稀HNO₃使CO₂全部放出后滴加足量AgNO₃，过滤、洗净沉淀，称量后通过计算也能确定样品的纯度。其他方法只要原理正确，操作可行都是可以的。