Question

【題目】有一含NaCl、Na2CO3·10H2O和NaHCO3的混合物，某同學(xué)設(shè)計(jì)如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，通過(guò)測(cè)量反應(yīng)產(chǎn)生的CO2和H2O的質(zhì)量，來(lái)確定該混合物中各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

(1)實(shí)驗(yàn)步驟：

①按圖(夾持儀器未畫(huà)出)組裝好實(shí)驗(yàn)裝置后，首先進(jìn)行的操作是__________。

②稱(chēng)取樣品，并將其放入硬質(zhì)玻璃管中，稱(chēng)量裝濃硫酸的洗氣瓶C的質(zhì)量和裝堿石灰的U形管D的質(zhì)量。

③打開(kāi)活塞K1、K2，關(guān)閉K3，緩緩鼓入空氣數(shù)分鐘，其目的是________。

④關(guān)閉活塞K1、K2，打開(kāi)K3，點(diǎn)燃酒精燈加熱至不再產(chǎn)生氣體。裝置B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________、________。

⑤打開(kāi)活塞K1，緩緩鼓入空氣數(shù)分鐘，然后拆下裝置，再次稱(chēng)量洗氣瓶C的質(zhì)量和U形管D的質(zhì)量。

(2)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)方案，請(qǐng)回答下列問(wèn)題。

①若加熱反應(yīng)后不鼓入空氣，對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響是_______________。

②E處干燥管中盛放的藥品是堿石灰，其作用是_____________，如果實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有該裝置，則會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果NaHCO3的質(zhì)量_____________(填“偏大”“偏小”或“無(wú)影響”)。

③若樣品質(zhì)量為w g，反應(yīng)后C、D裝置增加的質(zhì)量分別為m1g、m2g，則混合物中Na2CO3·10H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________(用含w、m1、m2的代數(shù)式表示)。

Answer 1

【答案】檢查裝置氣密性 除去裝置中的水蒸氣和二氧化碳 2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑ Na2CO3·10H2ONa2CO3+10H2O↑ Na2CO3·10H2O和NaHCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定結(jié)果偏小，NaCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定結(jié)果偏大 防止空氣中的CO2和水蒸氣進(jìn)入D中影響測(cè)定結(jié)果 偏大 ×100%

【解析】

將混合物加熱會(huì)產(chǎn)生H2O(g)、CO2等氣體，應(yīng)在C、D中分別吸收，先用濃硫酸吸收水，再用堿石灰吸收二氧化碳，即C中的干燥劑吸水后不能吸收CO2；由D的增重(NaHCO3分解產(chǎn)生的CO2的質(zhì)量)可求出NaHCO3質(zhì)量。由C的增重(Na2CO310H2O分解產(chǎn)生的H2O及已經(jīng)知道的NaHCO3分解產(chǎn)生的H2O的質(zhì)量)可求出Na2CO310H2O的質(zhì)量，從而求出NaCl的質(zhì)量。為排除空氣中成分的干擾，應(yīng)在實(shí)驗(yàn)前想法趕出裝置中的空氣，關(guān)鍵操作應(yīng)是趕B中的空氣，所以關(guān)閉K3，打開(kāi)K1、K2就成為操作的關(guān)鍵，緩緩?fù)ㄈ雱t是為了趕出效果更好；E中堿石灰可防止外界空氣中的H2O(g)、CO2進(jìn)入裝置D影響實(shí)驗(yàn)效果，有氣體參加的反應(yīng)，在實(shí)驗(yàn)前要先檢查裝置的氣密性，據(jù)此分析解答。

(1)①由實(shí)驗(yàn)原理可知，實(shí)驗(yàn)需要通過(guò)測(cè)量D裝置內(nèi)堿石灰的增重，計(jì)算生成的二氧化碳的質(zhì)量，通過(guò)測(cè)量C裝置的質(zhì)量，計(jì)算生成的水的質(zhì)量，故應(yīng)首先檢驗(yàn)裝置的氣密性；

③裝置內(nèi)有空氣，含有水蒸氣和二氧化碳，影響水蒸氣和二氧化碳質(zhì)量的測(cè)定，打開(kāi)活塞K1、K2，關(guān)閉活塞K3，實(shí)驗(yàn)前要通入空氣，趕走裝置中含有水蒸氣和二氧化碳，減少誤差；

④含NaCl、Na2CO310H2O和NaHCO3的混合物加熱時(shí)，NaHCO3分解生成Na2CO3、CO2和H2O，碳酸鈉晶體失去結(jié)晶水生成Na2CO3，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑；Na2CO3·10H2ONa2CO3+10H2O↑；

(2)①若加熱反應(yīng)后不鼓入空氣，生成水蒸氣質(zhì)量和二氧化碳會(huì)滯留在裝置中，使C、D裝置增重減少，碳酸氫鈉依據(jù)二氧化碳計(jì)算，而Na2CO310H2O的測(cè)定是根據(jù)生成水的總質(zhì)量計(jì)算的，則Na2CO3·10H2O和NaHCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定結(jié)果偏小，NaCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定結(jié)果偏大；

②干燥管中盛放的是堿石灰，堿石灰能吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，所以干燥管的作用是防止空氣中的CO2和水蒸氣進(jìn)入影響測(cè)定結(jié)果，若撤去E裝置，則測(cè)定的碳酸氫鈉的質(zhì)量偏大；

③若樣品質(zhì)量為w g，反應(yīng)后C、D裝置增加的質(zhì)量分別為m1 g、m2 g，D裝置中增加的質(zhì)量為二氧化碳的質(zhì)量，碳酸氫鈉分解生成的水蒸氣的質(zhì)量為x。根據(jù)反應(yīng)方程式2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑可知：產(chǎn)生44gCO2會(huì)同時(shí)產(chǎn)生18gH2O，反應(yīng)產(chǎn)生CO2的質(zhì)量是m2，則同時(shí)產(chǎn)生H2O的質(zhì)量為g；裝置C吸收的是水蒸氣，包括NaHCO3分解生成的和Na2CO3·10H2O分解生成的，Na2CO3·10H2O分解生成的水蒸氣的質(zhì)量=m1g-g，設(shè)Na2CO3·10H2O的質(zhì)量為y，根據(jù)方程式Na2CO3·10H2ONa2CO3+10H2O↑中物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系可知：286gNa2CO3·10H2O分解產(chǎn)生180gH2O，則產(chǎn)生H2O的質(zhì)量為m1g-g，消耗的Na2CO3·10H2O的質(zhì)量為y=g，所以混合物中Na2CO3·10H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%。