Question

某興趣小組走進實驗室看到了一個不和諧的“音符”（如圖1）．
（I）此情此景你首先想到是取用該藥品時試劑瓶瓶塞應

 

放在桌上；取用后應立即塞上瓶塞密封保存，這是因為

 

．
（II）該興趣小組同學為了測定某變質的燒堿樣品中Na₂CO₃的質量分數，首先設計了圖2所示的裝置，加入過量的鹽酸反應后，通過右側注射器內收集到氣體的量計算出Na₂CO₃的質量分數（已知該狀態下CO₂的密度，所使用注射器最大量程為20mL）．

寫出錐形瓶內所發生變化的化學方程式

 

，

 

，
小張認為該方案測得Na₂CO₃的質量分數不夠準確，這是因為

 

，且小李認為該方案中樣品取用的量也需要一定的控制，這是因為

 

．
（III）該興趣小組同學在反思上面實驗后設計了如圖3的裝置測定變質的燒堿樣品中Na₂CO₃的質量分數．反應的開始、結束都要用注射器反復的排送空氣．實驗步驟為：
①檢查裝置的氣密性． ②稱取10克干燥的燒堿樣品放入廣口瓶中，D處注射器內加入適量的稀硫酸，準確稱量裝置F的質量320克，連好裝置． ③打開彈簧夾1，反復推拉注射器A 10次，準確稱量裝置F的質量320.5克．④關閉彈簧夾1，然后推動活塞，讓稀硫酸逐滴滴入樣品中，直到不再產生氣泡為止． ⑤打開彈簧夾1，緩緩推拉注射器A 10次． ⑥再準確稱裝置F質量為321.6克．
問題探究：
（i）若步驟⑤中注射器A推拉速率過快，則測定的Na₂CO₃的質量分數會

 

（填“偏大”、“偏小”、“不變”）．理由是

 

．
（ⅱ）試根據實驗所記數據計算出該燒堿樣品中Na₂CO₃的質量分數．（寫出計算過程）

 

．

Answer 1

分析：（I）如圖，瓶塞要倒放，防止污染瓶塞；氫氧化鈉固體易吸收空氣中的水分而潮解，且與二氧化碳反應，所以必須馬上蓋瓶塞．
（II）已知“某變質的燒堿樣品中有Na₂CO₃”，所以和鹽酸反應的化學方程式應有兩個．產生的二氧化碳中混雜水蒸氣等會使測得Na₂CO₃的質量分數不夠準確；而若樣品取得過多過少，也不利于測量．
（III）（i）二氧化碳釋放的太快，不能被氫氧化鈉完全吸收；所以測定的Na₂CO₃的質量分數會偏�。�
（ⅱ）打開彈簧夾1，準確稱量裝置F的質量320.5克和321.6克，其質量差為二氧化碳的質量．知道二氧化碳的質量，便可根據化學方程式計算出碳酸鈉的質量，從而計算該燒堿樣品中Na₂CO₃的質量分數．

解答：解：（I）如圖，瓶塞要倒放，會污染藥品．不蓋瓶塞會使氫氧化鈉固體變質．
（II）已知反應物和生成物，可以書寫化學方程式；小李和小張的分析正確．
（III）（i）注意操作的力度，實驗的準確性，會影響實驗的結果．
（ⅱ）準確求出二氧化碳的質量，便可根據化學方程式計算出碳酸鈉的質量，從而計算該燒堿樣品中Na₂CO₃的質量分數．
故答為：（I）倒；防止氫氧化鈉固體吸水潮解和與二氧化碳反應變質；
（II）NaOH+HCl=NaCl+H₂O；Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑；產生的二氧化碳中混雜水蒸氣、加入的鹽酸的體積沒有除去等（任寫一種，合理答案均給分）；若樣品取多了，產生氣體可能超過注射器量程，若樣品取少了，產生氣體太少，無法測量．
（III）（i）偏�。簧�成二氧化碳氣體不能完全被NaOH溶液吸收（合理答案均給分）
（ⅱ）二氧化碳的質量=321.6g-320.5g=1.1g（0.5分）
解：設樣品中碳酸鈉的質量為x，
Na₂CO₃+H₂SO₄₌Na₂SO₄+CO₂↑+H₂O（1分）
106               44
X                1.1g

106

Y

=

44

1.1g

x=2.65g（1分）
樣品中碳酸鈉的質量分數為：

2.65

10

╳100%=26.5%（0.5分）
答：該燒堿樣品中Na₂CO₃的質量分數為26.5%．

點評：本題主要探究藥品是否變質，掌握探究物質的組成成分以及含量的方法，學會實驗數據處理或誤差的分析；重點是：掌握根據化學方程式計算的步驟和方法．