Question

8．工业生产的纯碱常含有少量的NaCl等杂质．图是测定产品中Na₂CO₃质量分数的实验装置．

操作步骤有：A．在干燥管内填满碱石灰，质量为m g
B．取n g样品装入广口瓶中
C．检查装置气密性
D．关闭止水夹
E．打开止水夹
F．缓慢鼓入空气数分钟，再称干燥管质量为W g
G．缓慢加入稀硫酸至不再产生气体为止
H．缓缓鼓入空气数分钟
（1）正确的操作顺序是（填符号）：
C→B→E→H→D→A→G→E→F
（2）步骤F中，要缓缓鼓入空气数分钟，鼓入空气的目的是使广口瓶中产生的CO₂气体全部排出，装置甲的作用是吸收空气中的CO₂，装置乙的作用是吸收二氧化碳中的水蒸气．
（3）计算产品中Na₂CO₃的质量分数的计算式是$\frac{53（w-n）}{22n}$×100%．
（4）若去掉装置甲，测定结果会偏大，若去掉装置乙，测定结果会偏大．（填“偏大”、“偏小”或“无影响”．）

Answer 1

分析 （1）首先检验装置的气密性，然后取ng样品装入广口瓶中，打开止水夹，再缓缓鼓入空气数分钟后关闭止水夹，接着在干燥管内填满碱石灰，总质量为mg，下一步缓缓加入稀硫酸至不再产生气体为止，再次打开止水夹，缓缓鼓入空气数分钟，再称干燥管总质量为wg，据此进行解答；
（2）装置中残留生成的二氧化碳，不将二氧化碳排尽，会影响测定的二氧化碳的质量，从装置中产生导出的气体中含有水，如果不除去气体中的水，会使碱石灰增重偏多，二氧化碳的质量增大；
（3）由实验目的可知，反应生成的二氧化碳的质量为（W-m）g，计算二氧化碳的物质的量，根据碳元素守恒二氧化碳的物质的量等于样品中碳酸钠的物质的量，计算样品中碳酸钠的质量，再利用质量分数的定义进行求解；
（4）装置甲中装有氢氧化钠，氢氧化钠吸收二氧化碳，可除掉空气中的二氧化碳；如果不除去气体中的二氧化碳，会使干燥管中测定的二氧化碳的质量增大；从广口瓶中产生导出的气体中含有水，如果不除去气体中的水，会使干燥管中测定的二氧化碳的质量增大．

解答 解：（1）首先需要C检验装置的气密性，然后B取ng样品装入广口瓶中F打开止水夹，接着H缓缓鼓入空气数分钟，排净装置中空气，避免干扰测定结果，再E关闭止水夹，下一步A在干燥管内填满碱石灰，总质量为mg，然后G缓缓加入稀硫酸至不再产生气体为止，F打开止水夹，再次D缓缓鼓入空气数分钟，使广口瓶中的产生的二氧化碳气体全部排出，再称干燥管总质量为wg，据此可知反应生成的二氧化碳的质量为（w-m）g，所以正确的实验操作步骤为：C、B、E、H、D、A、G、E、F，
故答案为：B；H；A；E；
（2）稀硫酸和碳酸钠反应生成二氧化碳和硫酸钠和水，测定产品中Na₂CO₃质量分数，是通过测定稀硫酸和碳酸钠生成物中的二氧化碳的量，根据碳元素守恒，测定样品中碳酸钠质量分数，操作步骤I中，要缓缓鼓入空气数分钟，使广口瓶中的产生的二氧化碳气体全部排出；装置甲中装有氢氧化钠，氢氧化钠吸收二氧化碳，除掉空气中的二氧化碳；装置乙中装有浓硫酸，浓硫酸具有吸水性，能吸收二氧化碳中的水蒸气，
故答案为：使广口瓶中的产生的二氧化碳气体全部排出；吸收空气中的二氧化碳；吸收二氧化碳中的水蒸气；
（3）由题意可知，反应生成的二氧化碳的质量为（w-m）g，二氧化碳的物质的量n=$\frac{（w-m）g}{44g/mol}$=$\frac{w-m}{44}$mol，根据碳元素守恒可知样品中碳酸钠的物质的量n=$\frac{w-m}{44}$mol，样品中碳酸钠的质量为m=n×M=$\frac{w-m}{44}$mol×106g/mol=$\frac{53（w-n）}{22}$g，样品中碳酸钠质量分数为$\frac{\frac{53（w-n）}{22}g}{ng}$×100%=$\frac{53（w-n）}{22n}$×100%，
故答案为：$\frac{53（w-n）}{22n}$×100%；
（4）装置甲中装有氢氧化钠，氢氧化钠吸收二氧化碳，可除掉空气中的二氧化碳，鼓入空气数分钟，使广口瓶中的产生的二氧化碳气体全部排出，若去掉装置甲，空气中的二氧化碳未除去，装置中二氧化碳的质量增大，会使干燥管中测定的二氧化碳的质量增大，导致测定的样品中碳酸钠的质量增大；从广口瓶中产生导出的气体中含有水，如果不除去气体中的水，会使干燥管中测定的二氧化碳的质量增大，计算样品中碳酸钠的质量是根据碳元素守恒二氧化碳的物质的量等于样品中碳酸钠的物质的量进行计算的，所以会导致测定的样品中碳酸钠的质量增大，测定的碳酸钠质量分数偏大，
故答案为：偏大；偏大．

点评 本题考查了物质含量的测定，题目难度中等，明确实验原理、理解装置设计用途、实验目的为解答关键，注意结合相关物质的化学性质进行解，试题侧重考查学生的分析、理解能力及化学实验能力．