Question

已知某純堿試樣中含有NaCl雜質，為測定試樣中純堿的質量分數，可用下圖中的裝置進行實驗。

上所述主要步驟如下：

①按圖組裝儀器，并檢查裝置的氣密性

②將ag試樣放入錐形瓶中，加適量蒸餾水溶解，得到試樣溶液

③稱量盛有堿石灰的U型管的質量，得到bg

④從分液漏斗滴入6mol·L^－1的硫酸，直到不再產生氣體時為止

⑤從導管A處緩緩鼓入一定量的空氣

⑥再次稱量盛有堿石灰的U型管的質量，得到cg

⑦重復步驟⑤和⑥的操作，直到U型管的質量基本不變，為dg

請?zhí)羁蘸突卮饐栴}：

（1）在用托盤天平稱量樣品時，如果天平的指針向左偏轉，說明                 。

（2）裝置中干燥管B的作用是                 。

（3）如果將分液漏斗中的疏酸接成濃度相同的鹽酸，測試的結果      （填偏高、偏低可不變）。

（4）步驟⑤的目的是                              。

（5）步驟⑦的目的是                              。

（6）該試樣中純堿的質量分數的計算式為                 。

（7）還可以用其他實驗方法測定試樣中純堿的質量分數。請簡述一種不同的實驗方法。

Answer 1

（1）樣品重，砝碼輕。（2）防止空氣中的CO₂和水氣進入U型管中。（3）偏高

（4）把反應產生的CO₂全部導入U型管中

（5）判斷反應產生的CO₂是否全部排出，并被U型管中的堿石灰吸收

（6） [106（d－b）/44a]×100%   （7）Na₂CO₃能與BaCl₂反應而NaCl不會，因此選用BaCl₂作試劑、通過測定兩者反應產生的碳酸鋇的質量來確定碳酸鈉的質量。

解析:

本實驗目的是測定試樣中純堿的質量分數。實驗時，采用測定碳酸鈉與硫酸反應產生二氧化碳的質量來求算。根據實驗目的和原理，實驗過程應該準確測定樣品的質量和二氧化碳的質量。樣品的質量可以直接稱量，但二氧化碳的質量則需通過間接稱量。實驗過程中，通過操作③和⑤來測定，其依據是堿石灰充分吸收二氧化碳，干燥管吸收二氧化碳前后的質量差即為二氧化碳的質量。由于該實驗屬于定量實驗，應重復稱重操作，以減小甚至避免誤差。因此實驗安排了操作⑦。

實驗過程中，在稱量時，天平的指針向左轉，說明左盤重，根據“物左碼右”的放置原則，因此樣品重，砝碼輕；由于空氣中存在水蒸汽和二氧化碳，而該實驗又是通過盛堿石灰的干燥管來吸收反應產生的二氧化碳，因此要避免空氣的CO₂和水氣的干擾而要安裝B干燥管；實驗采用硫酸與碳酸鈉反應產生二氧化碳，如果改為鹽酸，反應雖然可以發(fā)生，但由于鹽酸會揮發(fā)，HCl進入干燥管被吸收，將導致干燥管增重，因此實驗結果將偏高；由于裝置體系中各容器有較大的空間，會滯留部分二氧化碳，給測量帶來影響，因此要在A處緩緩鼓入一定量的空氣，將滯留在各容器中的CO₂排出，全部導入U型管中；安排操作⑦的目的在于判斷反應產生的CO₂是否全部排出，并被U型管中的堿石灰吸收；由步驟③和⑤可知，產生二氧化碳的質量為（d-b）g，根據化學方程式可知，碳酸鈉的質量分數為106（d-b）/44a×100%。

問題（7）要求重新設計實驗方案。作為定量實驗方案的設計，解答的關鍵在于根據實驗目的和實驗原理確定實驗過程中的“可測量”（即能夠通過實驗可以測定的量——常見的可測量為物質的質量或體積）。題目已經給出了實驗目的，由于碳酸鈉和氯化鈉存在很多方面的性質差異，解答時就可以根據它們性質的差異來確定實驗原理和測量方法。例如，Na₂CO₃能與BaCl₂反應而NaCl不會，因此選用BaCl₂作試劑、通過測定兩者反應產生的碳酸鋇的質量來確定碳酸鈉的質量。