Question

【題目】有一含NaCl、Na2CO3·10H2O和NaHCO3的混合物，某同學設計如圖所示的實驗裝置，通過測量反應產生的CO2和H2O的質量，來確定該混合物中各組分的質量分數。（堿石灰是氫氧化鈉和氧化鈣的混合物）

（1）實驗步驟：

①按圖(夾持儀器未畫出)組裝好實驗裝置后，首先進行的操作是________________。

②稱取樣品，并將其放入硬質玻璃管中；稱量裝濃硫酸的洗氣瓶C的質量和裝堿石灰的U形管D的質量。

③打開活塞K1、K2，關閉K3，緩緩鼓入空氣數分鐘，其目的是除去裝置中的水蒸氣和二氧化碳。

④關閉活塞K1、K2，打開K3，點燃酒精燈加熱至不再產生氣體。裝置B中發生反應的化學方程式為____________________________、__________________________。

⑤打開活塞K1，緩緩鼓入空氣數分鐘，然后拆下裝置，再次稱量洗氣瓶C的質量和U形管D的質量。

（2）關于該實驗方案，請回答下列問題。

①若加熱反應后不鼓入空氣，對測定結果的影響是_______________________________。

②E處干燥管中盛放的藥品是________，其作用是________________________，如果實驗中沒有該裝置，則會導致測量結果NaHCO3的質量分數______________(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。

③若樣品質量為w g，反應后C、D裝置增加的質量分別為m1 g、m2 g，則混合物中Na2CO3·10H2O的質量分數為________(用含w、m1、m2的代數式表示)。

Answer 1

【答案】檢查裝置氣密性 2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑ Na2CO3·10H2ONa2CO3＋10H2O↑ Na2CO3·10H2O和NaHCO3的質量分數測定結果偏小，NaCl的質量分數測定結果偏大 堿石灰 防止空氣中的CO2和水蒸氣進入D中影響測定結果 偏大 ×100%

【解析】

將混合物加熱會產生H2O(g)、CO2等氣體，應在C、D中分別吸收，由干燥劑的性質知應先吸收水，再吸收二氧化碳，即C中的干燥劑吸水后不能吸收CO2；由D的增重（NaHCO3分解產生的CO2的質量）可求出NaHCO3質量；由C的增重（Na2CO310H2O分解產生的H2O及已經知道的NaHCO3分解產生的H2O的質量）可求出Na2CO310H2O的質量，從而間接求出NaCl的質量；故應在實驗前想法趕出裝置中的空氣，關鍵操作應是干燥并除盡B中的空氣，所以打開活塞K1、K2，關閉K3就成為操作的關鍵；E中堿石灰可防止外界空氣中的H2O(g)、CO2進入裝置D影響實驗效果，
（1）①根據實驗基本操作步驟可知，氣體發生裝置需要檢查裝置氣密性；

④含NaCl、Na2CO310H2O和NaHCO3的混合物加熱時，碳酸氫鈉分解生成碳酸鈉、二氧化碳和水，碳酸鈉晶體失去結晶水生成碳酸鈉；

（2）①若加熱反應后不鼓入空氣，生成水蒸氣質量和二氧化碳質量測定結果會減小；
②E處干燥管是堿石灰，防止空氣中水蒸氣和二氧化碳進入裝置D影響測定結果，如果實驗中沒有該裝置D裝置中測定二氧化碳質量增大；
③根據D裝置中增重質量計算吸收的二氧化碳的量，根據碳酸氫鈉分解時生成的二氧化碳和水蒸氣的關系式計算碳酸氫鈉生成的水蒸氣，總的水蒸氣減去碳酸氫鈉生成的水蒸氣就是十水碳酸鈉分解生成的水蒸氣，根據十水碳酸鈉分解生成的水蒸氣和十水碳酸鈉的關系式計算十水碳酸鈉的質量，從而計算其質量分數。

（1）①為使實驗順利進行，氣體發生裝置組裝好儀器后，首先需要進行檢查裝置氣密性操作，

故答案為：檢查裝置氣密性；

④含NaCl、Na2CO310H2O和NaHCO3的混合物加熱時，碳酸氫鈉分解生成碳酸鈉、二氧化碳和水，與此同時，碳酸鈉晶體不穩定，會失去結晶水生成碳酸鈉，器化學方程式分別為：2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑；Na2CO3·10H2ONa2CO3＋10H2O↑，

故答案為：2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑；Na2CO3·10H2ONa2CO3＋10H2O↑；
（2）①若加熱反應后不鼓入空氣，生成水蒸氣質量和二氧化碳質量測定結果會減小，碳酸氫鈉依據二氧化碳計算，而Na2CO310H2O的測定是根據生成水的總質量計算的，則測得Na2CO310H2O的含量將偏小，對測定結果的影響是NaCl偏大，NaHCO3偏小，Na2CO310H2O偏小，

故答案為：Na2CO3·10H2O和NaHCO3的質量分數測定結果偏小，NaCl的質量分數測定結果偏大；

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和水蒸氣進入影響測定結果，若撤去E裝置，則D裝置的增重偏大，導致測定結果中碳酸氫鈉的質量偏大，

故答案為：堿石灰；防止空氣中的CO2和水蒸氣進入D中影響測定結果；偏大；

③若樣品質量為w g，反應后C和D裝置增加的質量分別為m1 g、m2 g，D裝置中增加的質量為二氧化碳的質量，碳酸氫鈉分解生成的水蒸氣的質量為x。

2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑

18 44

x m2 g

則x =，

裝置C吸收的是水蒸氣,包括碳酸氫鈉分解生成的和十水碳酸鈉分解生成的兩部分，十水碳酸鈉分解生成的水蒸氣的質量=（m1 ）g，

設十水碳酸鈉的質量為y。

Na2CO3·10H2ONa2CO3＋10H2O↑

286 1018

y （m1 ）g

y= g

所以十水碳酸鈉的質量分數 = ×100%，

故答案為：×100%；