Question

工業(yè)生產的純堿中常含有少量的NaCl雜質．某校研究性學習活動小組為了測定混合物中純堿的質量分數，擬使用如圖實驗裝置（說明：連接甲和乙的橡皮管有鐵夾控制），先測定一定量的樣品和酸反應放出二氧化碳的質量，再計算混合物中純堿的質量分數．
（1）甲裝置的作用是

吸收空氣中的二氧化碳

；丙裝置的作用是

吸收二氧化碳中的水蒸氣

．
（2）乙裝置反應完成后，打開甲和乙之間的鐵夾，通數分鐘空氣的作用是

排出裝置中的二氧化碳氣體，使之都被丁處堿石灰完全吸收

．寫出甲裝置中發(fā)生反應的離子方程式（NaOH溶液足量）：

CO₂+2OH^-=CO₃^2-+H₂O

．
（3）若去掉戊裝置，測得的CO₂質量會

偏大

（填“偏大”或“偏小”）．
（4）若取n g樣品裝入廣口瓶，且反應前填滿堿石灰的干燥管丁總質量為m g，實驗結束后稱得干燥管丁的總質量為w，則Na₂CO₃質量分數的計算式為

53(w-m)

22n

×100%

．

Answer 1

分析：（1）實驗裝置中會殘留部分二氧化碳，影響丁中二氧化碳質量的測定，需要通入空氣將裝置內的二氧化碳完全排入丁中被吸收，空氣中含有二氧化碳，故應先用氫氧化鈉溶液吸收，防止影響二氧化碳的測定；
從裝置乙中產生導出的氣體中含有水，如果不除去氣體中的水，會使丁中測定的二氧化碳的質量增大，故進入裝置丁的二氧化碳應干燥；
（2）裝置中含有二氧化碳，不將二氧化碳排盡，會使測定的二氧化碳的質量增大，故反應前應先通空氣，排盡裝置內的二氧化碳；
裝置甲中二氧化碳與氫氧化鈉反應生成碳酸鈉與水；
（3）戊裝置的作用是吸收空氣中的二氧化碳、水蒸氣，防止進入裝置丁中被堿石灰吸收，導致測定二氧化碳的質量增大；
（4）由題意可知，反應生成的二氧化碳的質量為（w-m）g，計算二氧化碳的物質的量，根據碳元素守恒二氧化碳的物質的量等于樣品中碳酸鈉的物質的量，計算樣品中碳酸鈉的質量，再利用質量分數的定義計算．

解答：解：（1）實驗裝置中會殘留部分二氧化碳，影響丁中二氧化碳質量的測定，需要通入空氣將裝置內的二氧化碳完全排入丁中被吸收，空氣中含有二氧化碳，故應先用氫氧化鈉溶液吸收，防止影響二氧化碳的測定，裝置甲的作用是吸收空氣中的二氧化碳；
從裝置乙中產生導出的氣體中含有水，如果不除去氣體中的水，會使丁中測定的二氧化碳的質量增大，導致測定的樣品中碳酸鈉的質量增大，測定的碳酸鈉質量分數偏大，故進入裝置丁的二氧化碳應干燥，故裝置丙的作用是吸收二氧化碳中的水蒸氣，防止進入裝置丁中，
故答案為：吸收空氣中的二氧化碳；吸收二氧化碳中的水蒸氣；
（2）裝置中含有二氧化碳，不將二氧化碳排盡，會使測定的二氧化碳的質量增大，故反應前應先通空氣，排盡裝置內的二氧化碳，裝置乙的作用是排出裝置中的二氧化碳氣體；
裝置甲中二氧化碳與氫氧化鈉反應生成碳酸鈉與水，反應的離子方程式為CO₂+2OH^-=CO₃^2-+H₂O，
故答案為：排出裝置中的二氧化碳氣體，使之都被丁處堿石灰完全吸收；CO₂+2OH^-=CO₃^2-+H₂O；
（3）若去掉戊裝置，空氣中二氧化碳、水蒸氣進入丁中被堿石灰吸收，導致測定二氧化碳的質量增大，
故答案為：偏大；
（4）由題意可知，反應生成的二氧化碳的質量為（w-m）g，二氧化碳的物質的量為

(w-m)g

44g/mol

=

w-m

44

mol，根據碳元素守恒可知樣品中碳酸鈉的物質的量為

w-m

44

mol，樣品中碳酸鈉的質量為

w-m

44

mol×106g/mo=

53(w-m)

22

g，樣品中碳酸鈉質量分數為

53(w-m) 22 g

ng

×100%=

53(w-m)

22n

×100%，
故答案為：

53(w-m)

22n

×100%．

點評：本題考查學生對實驗原理及裝置理解、對操作的評價、物質含量的測定、化學計算等，難度中等，根據物質的化學性質，要認真分析，把握實驗設計的每個步驟中的實驗目的．