Question

某研究性學(xué)習(xí)小組為測定某Na₂CO₃樣品的純度（其中只含NaHCO₃雜質(zhì)），選用如圖所示的儀器裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（②裝置未畫全）．試回答有關(guān)問題：

實(shí)驗(yàn)一：測定Na₂CO₃樣品中NaHCO₃分解放出CO₂體積．
連接裝置的正確順序是：⑦①③④⑤⑥
（1）寫出加熱時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

．
（2）完成該實(shí)驗(yàn)尚缺的儀器是

 

（填名稱）；產(chǎn)生氣體從裝置④的

 

進(jìn)入，從裝置⑤的

 

進(jìn)入（填接口序號）．
實(shí)驗(yàn)二：測定上述實(shí)驗(yàn)完成后剩余固體與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生CO₂的體積．
（3）應(yīng)將實(shí)驗(yàn)一連接裝置的順序作哪些調(diào)整？

 

．
（4）當(dāng)實(shí)驗(yàn)一加熱至樣品不再產(chǎn)生氣體時，產(chǎn)生CO₂體積為a L（已換算成標(biāo)況下的體積，下同），則樣品中NaHCO₃的質(zhì)量為

 

；實(shí)驗(yàn)二在加入鹽酸至無氣體產(chǎn)生時，生成CO₂體積為bL，則Na₂CO₃樣品的純度為

 

（用含a、b的式子表示）．
誤差分析：
（5）為什么不能將⑤中的水改用Na₂CO₃飽和溶液？請用離子方程式說明原因

 

．
（6）有同學(xué)發(fā)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)一讀取CO₂體積時，⑥中液體的液面低于⑤中液體的液面，但未做任何處理，則a值

 

（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）．

Answer 1

考點(diǎn)：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量,鈉的重要化合物

專題：實(shí)驗(yàn)探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：測定Na₂CO₃樣品中的NaHCO₃分解放出的二氧化碳的體積，可將固體混合物放入試管中加熱，生成的二氧化碳?xì)怏w用排水法測量體積；
（1）某Na₂CO₃樣品的純度（其中只含NaHCO₃雜質(zhì)），加熱碳酸氫鈉分解生成碳酸鈉、二氧化碳和水；
（2）實(shí)驗(yàn)裝置中需要酒精燈加熱，氣體流向在裝置④中應(yīng)從d進(jìn)c出，裝置⑤是排水量氣需要短進(jìn)長出，b進(jìn)a出；
（3）測定Na₂CO₃樣品中的NaHCO₃分解放出的二氧化碳的體積，可將固體混合物放入試管中加熱，生成的二氧化碳?xì)怏w用排水法測量體積；測定經(jīng)實(shí)驗(yàn)一后的固體物質(zhì)與鹽酸反應(yīng)放出二氧化碳的體積，應(yīng)將固體放入試管中，將鹽酸放入分液漏斗中，然后用排水法測量氣體的體積；
（4）當(dāng)實(shí)驗(yàn)一測得產(chǎn)生的二氧化碳為a L，當(dāng)實(shí)驗(yàn)二測得產(chǎn)生的二氧化碳為bL，反應(yīng)的相關(guān)方程式為，2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+CO₂↑+H₂O，結(jié)合反應(yīng)的方程式計算；
（5）二氧化碳和碳酸鈉溶液反應(yīng)生成碳酸氫鈉；
（6）⑥中液體的液面低于⑤中液體的液面，壓強(qiáng)不平衡，待液面平衡后讀��；

解答： 解：（1）某Na₂CO₃樣品的純度（其中只含NaHCO₃雜質(zhì)），加熱碳酸氫鈉分解生成碳酸鈉、二氧化碳和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O；
故答案為：2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O；
（2）反應(yīng)應(yīng)在加熱條件下進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)中缺少酒精燈，實(shí)驗(yàn)裝置中需要酒精燈加熱，氣體流向在裝置④中應(yīng)從d進(jìn)c出，裝置⑤是用排水法測量氣體的體積時需要短進(jìn)長出，b進(jìn)a出；
故答案為：酒精燈，d，b；
（3）測定經(jīng)實(shí)驗(yàn)一后的固體物質(zhì)與鹽酸反應(yīng)放出二氧化碳的體積，應(yīng)將固體放入試管中，將鹽酸放入分液漏斗中，然后用排水法測量氣體的體積，應(yīng)將實(shí)驗(yàn)一連接裝置的順序調(diào)整為將①裝置換成②裝置；
故答案為；將①裝置換成②裝置；
（4）當(dāng)實(shí)驗(yàn)一測得產(chǎn)生的二氧化碳為a L，反應(yīng)的相關(guān)方程式為，
2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，
2            1      1
 n        

a

22.4

mol  

a

22.4

mol
n=

a

11.2

mol
則樣品中NaHCO₃的質(zhì)量為

a

11.2

mol×84g/mol=7.5ag；
當(dāng)實(shí)驗(yàn)二測得產(chǎn)生的二氧化碳為b L，
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+CO₂↑+H₂O，
設(shè)混合物中含有xmolNaHCO₃，ymolNa₂CO₃，x=

a

11.2

mol

a

22.4

+y=

b

22.4

y=

b

22.4

-

a

22.4

則樣品中碳酸鈉的質(zhì)量為106（

b

22.4

-

a

22.4

）g，NaHCO₃的質(zhì)量為84×

a

11.2

=7.5ag，
則樣品中碳酸鈉純度的實(shí)驗(yàn)值為=

( b 22.4 - a 22.4 )×106

106×( b 22.4 - a 22.4 )+7.5a

×100%=

106(b-a)

106b+62a

×100%，

故答案為：7.5ag；

106(b-a)

106b+62a

×100%；
（5）不能將⑤中的水改用Na₂CO₃飽和溶液是因?yàn)槎�氧化碳和碳酸鈉溶液反應(yīng)生成碳酸氫鈉，費(fèi)用的 離子方程式為：CO₃^2-+CO₂+H₂O═2HCO₃^-；
故答案為：CO₃^2-+CO₂+H₂O═2HCO₃^-；
（6）實(shí)驗(yàn)一讀取CO₂體積時，⑥中液體的液面低于⑤中液體的液面，但未做任何處理，壓強(qiáng)不平衡，待液面平衡后讀取，此時讀取a值偏�。�
故答案為：偏��；

點(diǎn)評：本題考查物質(zhì)的含量測定，為高考常見題型，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�和計算能力的考查，難度中等，注意把握實(shí)驗(yàn)的原理和實(shí)驗(yàn)裝置的連接順序．