Question

【題目】現(xiàn)有一瓶含NaCl雜質(zhì)的Na2CO3樣品，某同學(xué)設(shè)計了一種測定其純度的方法，裝置如下圖，其中A容器中盛有樣品10.0 g，分液漏斗內(nèi)盛有稀硫酸，B容器內(nèi)為堿石灰固體。

（1）該同學(xué)重復(fù)操作了三次，每次操作均正確，且裝置不漏氣，可是結(jié)果數(shù)據(jù)出現(xiàn)了較大偏差（容器內(nèi)反應(yīng)均完全，裝置內(nèi)空氣的影響忽略不計），請你分析可能的原因______。

（2）通過仔細(xì)分析，該同學(xué)重新設(shè)計了一套實驗裝置如下圖，請回答有關(guān)問題：

（可供選擇的試劑還有Zn片、濃硫酸、NaOH溶液、CaCO3固體、蒸餾水）

①該套裝置未畫完整，請在你認(rèn)為需要補充裝置的虛框內(nèi)畫出合適的簡圖，并注明試劑。______

②A裝置的廣口瓶中應(yīng)加入的試劑是__________；該裝置的作用是________________。

③如果實驗后測得E裝置質(zhì)量增重3.52 g，則該Na2CO3試樣的純度為__________。

（3）測定該Na2CO3試樣純度的方法有多種，請你利用不同的反應(yīng)原理再設(shè)計一套方案。

要求寫出實驗操作流程和試樣中Na2CO3純度的表達式__________。（試劑任選）

操作流程按下列圖示表述：

①操作流程為：

②實驗時稱量樣品的質(zhì)量為a克，所測物質(zhì)的質(zhì)量為b克，該試樣中Na2CO3純度的表達式為：__________。

Answer 1

【答案】 A中產(chǎn)生的CO2氣體未全部進入B；CO2中混有的少量水蒸氣進入B；B吸收了空氣中的水蒸氣、CO2。 Zn片和蒸餾水 利用A中生成的H2 將C中的CO2全部排入E中被堿石灰吸收 84.8% 53b/50a 或106(b-a)/11a

【解析】（1）該同學(xué)重復(fù)操作了三次，每次操作均正確，且裝置不漏氣，排除了偶然誤差的可能，可是結(jié)果數(shù)據(jù)出現(xiàn)了較大偏差，說明實驗方案的設(shè)計有缺陷。首先分析A裝置，發(fā)現(xiàn)沒有將其中產(chǎn)生的CO2氣體全部排出進入B的措施；再分析A中產(chǎn)生的CO2，其中肯定會混有的少量水蒸氣隨CO2進入B被堿石灰一起吸收；B吸收了空氣中的水蒸氣、CO2。

(2).針對上面分析的設(shè)計缺陷，根據(jù)所提供的藥品和試劑，可以先用硫酸和鋅制取氫氣通入C裝置，將C裝置產(chǎn)生的二氧化碳全部排出經(jīng)盛有濃硫酸的洗氣瓶D裝置干燥后再通入E被堿石灰吸收，為防止E吸收空氣中的二氧化碳和水蒸氣，在E后面加裝一個和E相同的裝置F，①圖示如下：

②A裝置是制取氫氣用的，實驗室通常用鋅和稀硫酸反應(yīng)制氫氣，所以廣口瓶中應(yīng)加入的試劑是Zn片和蒸餾水；該裝置的作用是利用A中生成的H2 將C中的CO2全部排入E中被堿石灰吸收。

③如果實驗后測得E裝置質(zhì)量增重3.52 g，則二氧化碳的質(zhì)量為3.52 g，其物質(zhì)的量為0.08mol，因為反應(yīng)前后碳原子守恒可知樣品中碳酸鈉的物質(zhì)的量是0.08mol，所以該Na2CO3試樣的純度為 =84.8% 。

(3). 方案一：可以稱量樣品質(zhì)量a g，加水將其充分溶解后，向所得水溶液中加入稍過量的氯化鈣溶液，過濾，用少量蒸餾水洗滌沉淀2～3次，再將碳酸鈣沉淀干燥后稱重。方案二：可以稱量樣品質(zhì)量a g，加足量稀鹽酸將樣品充分溶解后，將溶液蒸發(fā)結(jié)晶得到氯化鈉晶體，晶體經(jīng)干燥后稱重。①流程如下： (4). ②方案一：由沉淀碳酸鈣的質(zhì)量b g可求出碳酸鈉的物質(zhì)的量為 mol，碳酸鈉的質(zhì)量為 53b/50g，所以碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為53b/50a 。

方案二： Na2CO3 ~ 2NaCl ~ △m

106 117 11

m (b-a)g

列比例式求出m=106(b-a)/11 g

所以碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為106(b-a)/11a