Question

9．化学兴趣小组的同学为测定某Na₂CO₃和NaCl的固体混合物样品中Na₂CO₃的质量分数进行了以下实验，请你参与并完成对有关问题的解答．

（1）甲同学用图1所示装置测定CO₂的质量．实验时稀硫酸是与样品中的Na₂CO₃（填“Na₂CO₃”或“NaCl”）发生反应，仪器b的名称是分液漏斗，洗气瓶c中盛装的是浓硫酸．实验开始前，打开止水夹，先通入N₂，通入N₂的作用是实验前排除装置中的二氧化碳；一会后，连接上干燥管，打开b的活塞，滴下稀硫酸，充分反应后，再通入N₂的目的将反应中生成的二氧化碳全部鼓入干燥管中．
（2）乙同学用图2所示装置，取一定质量的样品（m g）和足量稀硫酸反应进行实验，完成样品中Na₂CO₃质量分数的测定．
①实验前，检查该装置气密性的方法是先打开活塞a，由b注入水至其下端玻璃管中形成一段水柱，再将针筒活塞向内推压，若b下端玻璃管中的液面上升，则装置气密性良好．
②在实验完成时，能直接测得的数据是CO₂的体积（填“体积”或“质量”）．
（3）丙同学用如图3所示方法和步骤进行实验：
①操作Ⅰ涉及的实验名称有过滤、洗涤；操作Ⅱ涉及的实验名称有干燥、称量．
②丙同学测得的样品中Na₂CO₃质量分数的计算式为$\frac{106y}{197x}$×100%．

Answer 1

分析 （1）依据装置和试剂分析，硫酸和样品中的碳酸钠反应，仪器b是加入液体的仪器可以控制加入的量，是分液漏斗；反应过程中含有水蒸气，可以利用浓硫酸干燥二氧化碳气体；实验开始前，打开止水夹，先通入N₂，将装置中的空气排尽，减小空气中的二氧化碳对实验结果的干扰，实验结束时继续通氮气，将装置中的二氧化碳排出，使二氧化碳充分被吸收；
（2）①使用注射器改变瓶内气体的多少而改变瓶内压强；当将针筒活塞向内推压时，瓶内气体被压缩，压强增大，瓶内液体则会被压入长颈漏斗内，b下端玻璃管中液面上升，可以说明装置气密性良好；
②装置中 加入硫酸和碳酸钠反应生成二氧化碳，注射器活塞被向外推出，可以测定二氧化碳的体积；
（3）①依据流程分析可知，加入氢氧化钡溶液和碳酸钠 反应生成碳酸钡沉淀，通过过滤得到沉淀，洗涤后称重得到沉淀碳酸钡质量；
②依据沉淀质量计算物质的量，依据碳元素守恒计算碳酸钠质量，计算样品中碳酸钠的质量分数．

解答 解：（1）依据装置和试剂分析，硫酸和样品中的碳酸钠反应，仪器b是加入液体的仪器可以控制加入的量，是分液漏斗；反应过程中含有水蒸气，可以利用浓硫酸干燥二氧化碳气体，实验开始前，打开止水夹，先通入N₂，将装置中的空气排尽，减小空气中的二氧化碳对实验结果的干扰，实验结束时继续通氮气，将装置中的二氧化碳排出，使二氧化碳充分被吸收，
故答案为：Na₂CO₃；分液漏斗；浓硫酸；实验前排除装置中的二氧化碳；将反应中生成的二氧化碳全部鼓入干燥管中；
（2）①使用注射器改变瓶内气体的多少而改变瓶内压强；当将针筒活塞向内推压时，瓶内气体被压缩，压强增大，瓶内液体则会被压入长颈漏斗内，b下端玻璃管中液面上升，可以说明装置气密性良好，
故答案为：液面上升；
②在实验完成时，反应后可以利用注射器读取生成气体的体积，能直接测得的数据是CO₂的体积，
故答案为：体积；
（3）①流程分析可知，加入氢氧化钡溶液和碳酸钠 反应生成碳酸钡沉淀，通过过滤得到沉淀，洗涤后称重得到沉淀碳酸钡质量，
故答案为：过滤；称量；
 ②流程分析判断沉淀质量为yg，物质的量=$\frac{yg}{197g/mol}$=$\frac{y}{197}$mol；碳酸钠物质的量和碳酸钡物质的量相同，样品质量为Xg，则碳酸钠质量为$\frac{y}{197}$mol×106g/mol；
所以碳酸钠的质量分数=$\frac{\frac{106y}{197}}{x}$×100%=$\frac{106y}{197x}$×100%，
故答案为：$\frac{106y}{197x}$×100%．

点评 本题考查了物质性质的实验验证和含量测定方法分析判断，混合物中物质质量分数的计算方法和应用，题目难度中等，答题时注意元素化合物知识和实验基本操作的灵活运用．