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%.

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。

練習(xí)冊(cè)系列答案
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