Question

4．過碳酸鈉（Na₂CO₄）在洗滌、印染、紡織、造紙、醫(yī)藥衛(wèi)生等領域有大量應用，某化學研究性學習小組設計并完成了如下實驗．
【實驗目的】測定過碳酸鈉樣品（含有的雜質不溶于水且不與酸反應）的純度．
【實驗原理】2Na₂CO₄+4HCl═4NaCl+2CO₂↑+O₂↑+2H₂O
【實驗裝置】

【交流與討論】
Ⅰ．（1）裝置④和⑤在實驗中共同的作用是測定生成的氧氣體積．
（2）裝置②中反應的化學方程式是CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O；
（3）裝置③的作用是驗證二氧化碳是否被除盡；
（4）稱取適量樣品與足量濃鹽酸充分反應后，收集到的氧氣的體積為0.25L（已知該實驗條件下氧氣的密度為1.28g/L），則稱取的樣品質量應大于2.44g；
Ⅱ．乙同學認為測定產(chǎn)物中CO₂的質量（即反應前后裝置②的質量差）就可測定樣品的純度．但利用上述實驗裝置測得CO₂的質量并計算樣品的純度，結果會偏高，你認為原因可能是ABC（填序號）
A．濃鹽酸易揮發(fā)，產(chǎn)生的氯化氫氣體被裝置②吸收
B．二氧化碳氣體逸出時帶出的水蒸氣在裝置②中冷凝而被吸收
C．裝置①、②內空氣中的二氧化碳被裝置②吸收
Ⅲ．丙同學提出了一種新方案，得到了大家的一致認可：稱取樣品12.5g，滴加足量濃鹽酸至樣品反應完全，再將燒瓶中所有的液體蒸發(fā)、結晶、烘干，稱得氯化鈉固體11.7g．則該樣品的純度為97.6%．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）根據(jù)實驗原理2Na₂CO₄+4HCl═4NaCl+2CO₂↑+O₂↑+2H₂O，要測定氧氣的量，必須先除去二氧化碳、氯化氫氣體等，再根據(jù)實驗裝置圖即可得出答案；
（2）根據(jù)二氧化碳和氫氧化鈉反應生成碳酸鈉和水進行分析；
（3）根據(jù)二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，可利用此現(xiàn)象鑒別二氧化碳；
（4）先求出氧氣的質量，再根據(jù)化學方程式中氧氣與過碳酸鈉的質量關系，即可列比例求解出樣品中的過碳酸鈉的質量，那么樣品的質量就應該大于這個質量；
Ⅱ．理論上可以根據(jù)生成二氧化碳的量求樣品純度，但是實際上難以通過實驗測得純凈的二氧化碳的質量，因為反應前后裝置②的質量差中還包括氯化氫和水蒸氣的質量；所以難以求解；
Ⅲ．根據(jù)化學方程式中氯化鈉與過碳酸鈉的質量關系，即可列比例求解樣品中的過碳酸鈉的質量．

解答 解：Ⅰ．（1）裝置④和⑤在實驗中共同的作用是：測定生成的氧氣體積；
（2）裝置②中濃氫氧化鈉的作用是除去二氧化碳和氯化氫氣體，化學方程式為：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O；
（3）裝置③中澄清石灰水的作用是驗證二氧化碳是否被除盡；
（4）設收集到的氧氣的體積為0.25L，需要過碳酸鈉的質量為x，
2Na₂CO₄+4HCl═4NaCl+2CO₂↑+O₂↑+2H₂O
  244                     32
   x                  0.25L×1.28g/L
$\frac{244}{x}$=$\frac{32}{0.25L×1.28g/L}$
x=2.44g
Ⅱ．測得二氧化碳的體積偏大，原因可能有：濃鹽酸易揮發(fā)，產(chǎn)生的氯化氫氣體被裝置②吸收；二氧化碳氣體逸出時帶出的水蒸氣在裝置②中冷凝而被吸收；裝置①、②內空氣中的二氧化碳被裝置②吸收；
Ⅲ．設樣品中過碳酸鈉的質量為y，
2Na₂CO₄+4HCl═4NaCl+2CO₂↑+O₂↑+2H₂O
  244          234   
   y           11.7g
$\frac{244}{y}$=$\frac{234}{11.7g}$
y=12.2g
該樣品的純度為：$\frac{12.2g}{12.5g}$×100%=97.6%．
故答案為：Ⅰ．（1）測定生成的氧氣體積；
（2）CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O；
（3）驗證二氧化碳是否被除盡；
（4）2.44；
Ⅱ．ABC；
Ⅲ．97.6%．

點評 本題考查實驗裝置和混合物中樣品純度的計算．有關化學方程式的計算，要注意帶入方程式計算的必須是實際參加反應或實際生成的物質質量，否則就會造成實驗結果的偏大或偏小．