Question

【題目】燒堿具有較好的殺菌消毒作用且廉價(jià)易得，但工業(yè)燒堿中常含有雜質(zhì)碳酸鈉。某科學(xué)學(xué)習(xí)小組同學(xué)圍繞工業(yè)燒堿樣品純度測(cè)定問(wèn)題，展開了討論與探究。

（原理思路）利用Na2CO3與稀H2SO4反應(yīng)產(chǎn)生CO2，通過(guò)CO2 質(zhì)量的測(cè)定，確定樣品中碳酸鈉的質(zhì)量，從而計(jì)算樣品純度。

（實(shí)驗(yàn)方案）小華同學(xué)根據(jù)以上思路，設(shè)計(jì)了如圖的實(shí)驗(yàn)方案（固定裝置省略）。如何檢驗(yàn)A裝置的氣密性________________________。

（交流討論）小明認(rèn)為上圖實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)有缺陷，會(huì)導(dǎo)致難以避免的誤差。你認(rèn)為下列哪些因素會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏高_____________（填序號(hào)）。

①加入的稀硫酸量不足 ②裝置內(nèi)空氣中的CO2沒有排出

③反應(yīng)產(chǎn)生的CO2未被完全吸收 ④干燥管與空氣直接相通

（方案改進(jìn)）為減少誤差，使CO2質(zhì)量的測(cè)定更準(zhǔn)確，該小組同學(xué)根據(jù)以上討論，對(duì)上圖方案進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)了如下圖的實(shí)驗(yàn)方案（固定裝置省略）。

（1）裝置B中樣品在與稀硫酸反應(yīng)前和停止反應(yīng)后，都要通過(guò)量的空氣。反應(yīng)前通空氣時(shí)a、b、c三個(gè)彈簧夾的控制方法是_______________。停止反應(yīng)后，通過(guò)量的空氣的目的是__________。

（2）寫出裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______________________。

（數(shù)據(jù)分析）

（3）若反應(yīng)過(guò)程中，裝置B中滴加稀硫酸的速度太快，則燒堿的純度將____________（填“偏高”、“偏低”或“無(wú)影響”）。

（4）若原樣品共Ag，實(shí)驗(yàn)結(jié)束測(cè)得C裝置增重Bg，D裝置增重Cg，則原樣品的純度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為_____________________________________。

（拓展延伸）

（5）D裝置用裝有氫氧化鈉固體的U形管，而不用裝有澄清石灰水的洗氣瓶的原因：_________；請(qǐng)寫出CO2與澄清石灰水反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______________________。

（6）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，小華、小明一起探討時(shí)，發(fā)現(xiàn)按目前所學(xué)知識(shí)還有其它實(shí)驗(yàn)方案測(cè)定工業(yè)燒堿樣品純度，請(qǐng)你幫他們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)新方案：____________________________。

Answer 1

【答案】關(guān)閉分液漏斗的活塞，然后將導(dǎo)管放入水中，用雙手緊握錐形瓶的外壁，觀察導(dǎo)管口是否有氣泡冒出 ①③ 關(guān)閉c、打開a、b 使生成的二氧化碳被氫氧化鈉完全吸收 2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O 偏高 氫氧化鈣微溶于水，所以石灰水可能無(wú)法將生成的二氧化碳完全吸收 CO2+Ca（OH）2=CaCO3↓+H2O 取一定量的燒堿樣品完全溶解于水中，然后向溶液中逐滴加入氯化鋇溶液，直到不再產(chǎn)生沉淀為止，過(guò)濾、洗滌、干燥、稱量沉淀的質(zhì)量，然后利用生成的碳酸鋇沉淀的質(zhì)量，利用化學(xué)方程式Na2CO3+BaCl2=BaCO3↓+2NaCl計(jì)算出碳酸鈉的質(zhì)量，最后根據(jù)燒堿樣品的質(zhì)量即可計(jì)算出其純度.

【解析】

[實(shí)驗(yàn)方案]檢查裝置A氣密性的方法是關(guān)閉分液漏斗的活塞，然后將導(dǎo)管放入水中，用雙手緊握錐形瓶的外壁，觀察導(dǎo)管口是否有氣泡冒出；故填：關(guān)閉分液漏斗的活塞，然后將導(dǎo)管放入水中，用雙手緊握錐形瓶的外壁，觀察導(dǎo)管口是否有氣泡冒出；
[交流討論]①加入的稀硫酸量不足、②裝置內(nèi)空氣中的CO2沒有排出、③反應(yīng)產(chǎn)生的CO2未被完全吸收這三種情況會(huì)導(dǎo)致二氧化碳質(zhì)量偏低，計(jì)算出的碳酸鈉質(zhì)量偏小，而造成計(jì)算出的燒堿的純度結(jié)果偏高；而④干燥管與空氣直接相通，氫氧化鈉還會(huì)吸收空氣中的二氧化碳和水蒸氣，造成計(jì)算出的碳酸鈉的質(zhì)量偏大，導(dǎo)致計(jì)算出的燒堿純度結(jié)果偏低；故填：①②③；
[方案改進(jìn)]（1）反應(yīng)前通空氣時(shí)，關(guān)閉c、打開a、b，可以把B、C裝置中的二氧化碳排出，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確。停止反應(yīng)后，通過(guò)量的空氣的目的是使生成的二氧化碳被氫氧化鈉完全吸收；故填：關(guān)閉c、打開a、b；使生成的二氧化碳被氫氧化鈉完全吸收；
（2）空氣通過(guò)氫氧化鈉溶液時(shí)，空氣中的二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉和水；故填：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O；
[數(shù)據(jù)分析]

（3）若反應(yīng)過(guò)程中，裝置B中滴加稀硫酸的速度太快，在生成的二氧化碳就不能被氫氧化鈉固體完全吸收，造成計(jì)算出的碳酸鈉的質(zhì)量偏小，那么則燒堿的純度將偏高；故填：偏高；
（4）D裝置增重Cg，即生成了Cg的二氧化碳，設(shè)需要碳酸鈉的質(zhì)量為x，則：

則原樣品的純度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為：；故填：。

[拓展延伸]（5）氫氧化鈣微溶于水，所以石灰水可能無(wú)法將生成的二氧化碳完全吸收，所以D裝置用裝有氫氧化鈉固體的U形管，而不用裝有澄清石灰水的洗氣瓶；故填：氫氧化鈣微溶于水，所以石灰水可能無(wú)法將生成的二氧化碳完全吸收；CO2+Ca（OH）2=CaCO3↓+H2O；
（6）還可以采用沉淀法來(lái)測(cè)定樣品的純度，即取一定量的燒堿樣品完全溶解于水中，然后向溶液中逐滴加入氯化鋇溶液，直到不再產(chǎn)生沉淀為止，過(guò)濾、洗滌、干燥、稱量沉淀的質(zhì)量，然后利用生成的碳酸鋇沉淀的質(zhì)量，利用化學(xué)方程式Na2CO3+BaCl2=BaCO3↓+2NaCl計(jì)算出碳酸鈉的質(zhì)量，最后根據(jù)燒堿樣品的質(zhì)量即可計(jì)算出其純度；故填：取一定量的燒堿樣品完全溶解于水中，然后向溶液中逐滴加入氯化鋇溶液，直到不再產(chǎn)生沉淀為止，過(guò)濾、洗滌、干燥、稱量沉淀的質(zhì)量，然后利用生成的碳酸鋇沉淀的質(zhì)量，利用化學(xué)方程式Na2CO3+BaCl2=BaCO3↓+2NaCl計(jì)算出碳酸鈉的質(zhì)量，最后根據(jù)燒堿樣品的質(zhì)量即可計(jì)算出其純度.