Question

【題目】有一含NaCl、Na2CO3·10H2O和NaHCO3的混合物，某同學設計如下實驗，通過測量反應前后C、D裝置質量的變化，測定該混合物中各組分的質量分數。

（1）請將實驗步驟補充完整

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；并稱量C、D裝置的質量。

③打開活塞K1和K2，關閉K3，緩慢鼓入空氣數分鐘，其目的是____________________。

④關閉活塞K1和K2，打開K3，點燃酒精燈加熱至不再產生氣體。

⑤打開活塞K1，緩緩鼓入空氣數分鐘，然后卸下裝置，再次稱量C、D裝置的質量。

（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NaCl測定結果的影響是___________（“偏高”、“偏低”或“無影響”）

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______________（“偏高”、“偏低”或“無影響”）

③若樣品質量為wg，反應后C、D裝置增加的質量分別為m1g和m2g，由此可知混合物中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 趕走裝置中含有的水蒸氣和二氧化碳，減少誤差 偏高 堿石灰 吸收外界空氣中的二氧化碳和水蒸氣 偏高 ×（m1-m2）×100%

【解析】

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，反應的化學方程式為：2NaHCO3Na2CO3+H2O↑+CO2↑；Na2CO310H2ONa2CO3+10H2O↑。產生的H2O(g)、CO2，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中的干燥劑吸水但不能吸收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，從而求出NaCl的質量，據此分析解答。

(1)①由實驗原理可知，實驗需要通過測量D裝置內堿石灰的增重，計算生成的二氧化碳的質量，通過測量C裝置內的增重，計算生成的水的質量，故應首先檢驗裝置的氣密性，故答案為：檢查裝置氣密性；

③裝置內有空氣，空氣中含有水蒸氣和二氧化碳，影響水蒸氣和二氧化碳質量的測定，打開活塞K1、K2，關閉活塞K3，實驗前要通入空氣，趕走裝置中含有水蒸氣和二氧化碳，減少誤差，故答案為：除去裝置中的水蒸氣和二氧化碳；

(2)①若加熱反應后不鼓入空氣，使得水蒸氣和二氧化碳的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，測得的NaHCO3和Na2CO310H2O的含量將偏小，則NaCl的測定結果將偏高，故答案為：偏高；

②E處干燥管是防止外界空氣中的水蒸氣和二氧化碳影響實驗結果，因此干燥管中盛放堿石灰，因為堿石灰能吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，若沒有E裝置，則測定的碳酸氫鈉的質量偏高，故答案為：堿石灰；吸收外界空氣中的二氧化碳和水蒸氣；偏高；

③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，反應的化學方程式為：2NaHCO3Na2CO3+H2O↑+CO2↑；Na2CO310H2ONa2CO3+10H2O↑。D裝置中增加的質量為二氧化碳的質量，設碳酸氫鈉分解生成的水蒸氣的質量為x，

2NaHCO3Na2CO3+H2O + CO2↑

18g 44g

x m2g

=，解得x=m2g

裝置C吸收的是水蒸氣，包括碳酸氫鈉分解生成的和Na2CO310H2O分解生成的水，則Na2CO310H2O分解生成的水蒸氣的質量=m1g -m2g =(m1-m2)g，設Na2CO310H2O的質量為y，

Na2CO310H2ONa2CO3+10H2O

286g 180g

y (m1-m2)g

=，解得：y=×(m1-m2)g，所以Na2CO3·10H2O的質量分數=×100%=×(m1-m2)×100%，故答案為：×(m1-m2)×100%。