Question

4．過(guò)碳酸鈉（Na₂CO₄）在洗滌、印染、紡織、造紙、醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域有大量應(yīng)用，某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)并完成了如下實(shí)驗(yàn)．
【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹繙y(cè)定過(guò)碳酸鈉樣品（含有的雜質(zhì)不溶于水且不與酸反應(yīng)）的純度．
【實(shí)驗(yàn)原理】2Na₂CO₄+4HCl═4NaCl+2CO₂↑+O₂↑+2H₂O
【實(shí)驗(yàn)裝置】

【交流與討論】
Ⅰ．（1）裝置④和⑤在實(shí)驗(yàn)中共同的作用是測(cè)定生成的氧氣體積．
（2）裝置②中反應(yīng)的化學(xué)方程式是CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O；
（3）裝置③的作用是驗(yàn)證二氧化碳是否被除盡；
（4）稱(chēng)取適量樣品與足量濃鹽酸充分反應(yīng)后，收集到的氧氣的體積為0.25L（已知該實(shí)驗(yàn)條件下氧氣的密度為1.28g/L），則稱(chēng)取的樣品質(zhì)量應(yīng)大于2.44g；
Ⅱ．乙同學(xué)認(rèn)為測(cè)定產(chǎn)物中CO₂的質(zhì)量（即反應(yīng)前后裝置②的質(zhì)量差）就可測(cè)定樣品的純度．但利用上述實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)得CO₂的質(zhì)量并計(jì)算樣品的純度，結(jié)果會(huì)偏高，你認(rèn)為原因可能是ABC（填序號(hào)）
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?xì)怏w逸出時(shí)帶出的水蒸氣在裝置②中冷凝而被吸收
C．裝置①、②內(nèi)空氣中的二氧化碳被裝置②吸收
Ⅲ．丙同學(xué)提出了一種新方案，得到了大家的一致認(rèn)可：稱(chēng)取樣品12.5g，滴加足量濃鹽酸至樣品反應(yīng)完全，再將燒瓶中所有的液體蒸發(fā)、結(jié)晶、烘干，稱(chēng)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(shí)驗(yàn)原理2Na₂CO₄+4HCl═4NaCl+2CO₂↑+O₂↑+2H₂O，要測(cè)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(shí)驗(yàn)裝置圖即可得出答案；
（2）根據(jù)二氧化碳和氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉和水進(jìn)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(zhì)量，再根據(jù)化學(xué)方程式中氧氣與過(guò)碳酸鈉的質(zhì)量關(guān)系，即可列比例求解出樣品中的過(guò)碳酸鈉的質(zhì)量，那么樣品的質(zhì)量就應(yīng)該大于這個(gè)質(zhì)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(shí)際上難以通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得純凈的二氧化碳的質(zhì)量，因?yàn)榉磻?yīng)前后裝置②的質(zhì)量差中還包括氯化氫和水蒸氣的質(zhì)量；所以難以求解；
Ⅲ．根據(jù)化學(xué)方程式中氯化鈉與過(guò)碳酸鈉的質(zhì)量關(guān)系，即可列比例求解樣品中的過(guò)碳酸鈉的質(zhì)量．

解答 解：Ⅰ．（1）裝置④和⑤在實(shí)驗(yàn)中共同的作用是：測(cè)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(xué)方程式為：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O；
（3）裝置③中澄清石灰水的作用是驗(yàn)證二氧化碳是否被除盡；
（4）設(shè)收集到的氧氣的體積為0.25L，需要過(guò)碳酸鈉的質(zhì)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(cè)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?xì)怏w逸出時(shí)帶出的水蒸氣在裝置②中冷凝而被吸收；裝置①、②內(nèi)空氣中的二氧化碳被裝置②吸收；
Ⅲ．設(shè)樣品中過(guò)碳酸鈉的質(zhì)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(cè)定生成的氧氣體積；
（2）CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O；
（3）驗(yàn)證二氧化碳是否被除盡；
（4）2.44；
Ⅱ．ABC；
Ⅲ．97.6%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查實(shí)驗(yàn)裝置和混合物中樣品純度的計(jì)算．有關(guān)化學(xué)方程式的計(jì)算，要注意帶入方程式計(jì)算的必須是實(shí)際參加反應(yīng)或?qū)嶋H生成的物質(zhì)質(zhì)量，否則就會(huì)造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果的偏大或偏�。�