Question

学校实验室现有含少量NaCl杂质的Na₂CO₃固体样品，某化学兴趣小组的同学决定测定样品Na₂CO₃的质量分数，甲、乙两位同学分别设计出下列两种实验方案：
（1）甲同学用图1所示装置，取1.0g的混合物与足量稀硫酸反应后，测定产生的CO₂气体的体积．实验开始时检查该装置气密性的方法是

 

；注射器的容积至少是

 

   A．100mL    B．150mL    C． 200mL    D．250mL
如果注射器内的气体体积增大168mL（标准状况），那么样品的纯度是

 

（2）乙同学用图2装置测定CO₂的质量，该装置存在明显缺陷，从而导致实验误差，请你分析其中使测定结果可能偏大的主要原因

 

（写一条即可）；使测定结果可能偏小的主要原因

 

（写一条即可）．
（3）丙同学利用沉淀法设计出下列实验方案．请将实验步骤补充完整．并回答相关问题：
①

 

，加适量蒸馏水使之全部溶解；
②向所得溶液中加入过量的CaCl₂溶液使之生成CaCO₃沉淀；
③

 

；④计算样品的质量分数．
在步骤②中确保加入的CaCl₂溶液过量的方法是：

 

．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量,钠的重要化合物

专题：实验探究和数据处理题

分析：（1）欲检查装置气密性，可根据该反应容器的特点，采用拉动注射器活塞的方法完成；
（2）根据碱石灰的成分可知，碱石灰既可吸收二氧化碳也可吸收水，同时生成的二氧化碳反应后在装置内会有残留，以及干燥管与空气接触等进行分析即可；
（3）沉淀法测定样品Na₂CO₃的质量分数，先称取样品于烧杯中加入蒸馏水溶解，向所得溶液中加入过量氯化钙溶液使碳酸根离子全部形成沉淀，过滤、洗涤、干燥、称量得到碳酸钙的质量，结合碳元素守恒计算碳酸钠质量分数；检验加入的CaCl₂溶液过量的方法是，沉淀后的上层清液中滴加少量氯化钙溶液，若不再有沉淀生成则加入氯化钙溶液过量．

解答： 解：（1）欲检查装置气密性，可根据该反应容器的特点，采用拉动注射器活塞的方法完成，具体操作为关闭A处活塞，将注射器活塞拉出一定距离，一段时间后松开活塞，若活塞能回到原位，证明不漏气，否则漏气；依据题干信息可知，为保证实验成功注射器的体积应不小于250ml；如果注射器内的气体体积增大168mL（标准状况），为二氧化碳物质的量=

0.168L

22.4L/mol

=0.0075mol，碳酸钠质量分数=

0.0075mol×106g/mol

1.0g

×100%=79.5%；
故答案为：关闭A处活塞，将注射器活塞拉出一定距离，一段时间后松开活塞，若活塞能回到原位，证明不漏气，否则漏气；D；79.5%；
（2）因生产的CO₂气体中混有水蒸气或空气中的CO₂和水蒸气进入干燥管中，会导致质量偏大，使测定结果可能偏小的主要原因装置中的CO₂没有全部被碱石灰吸收，应通入氮气可将气体排出，
故答案为：CO₂气体中混有水蒸气或空气中的CO₂和水蒸气进入干燥管中；装置中的CO₂没有全部被碱石灰吸收；
（3）沉淀法测定样品Na₂CO₃的质量分数，先称取样品于烧杯中加入蒸馏水溶解，向所得溶液中加入过量氯化钙溶液使碳酸根离子全部形成沉淀，过量洗涤干燥，称量得到碳酸钙的质量，结合碳元素守恒计算碳酸钠质量分数；检验加入的CaCl₂溶液过量的方法是，沉淀后的上层清液中滴加少量氯化钙溶液，若不再有沉淀生成则加入氯化钙溶液过量；
①称取mg（或一定质量）样品放于烧杯中，加适量蒸馏水使之全部溶解；
②向所得溶液中加入过量的CaCl₂溶液使之生成CaCO₃沉淀；
③将所得沉淀过滤、洗涤、干燥、称量
④计算样品的质量分数；
在步骤②中确保加入的CaCl₂溶液过量的方法是将生成沉淀的溶液静置一段时间，再向上层清液中滴加少量CaCl₂溶液，若不再有沉淀生成，则加入的CaCl₂溶液过量；
故答案为：称取mg（或一定质量）样品放于烧杯中，将所得沉淀过滤、洗涤、干燥、称量；将生成沉淀的溶液静置一段时间，再向上层清液中滴加少量CaCl₂溶液，若不再有沉淀生成，则加入的CaCl₂溶液过量．

点评：本题考查物质的含量测定的实验设计，侧重于考查学生分析能力和实验能力，题目较为综合，为高考常见题型，注意把握实验原理和操作方法，题目难度中等．