Question

20．為測定NaOH、Na₂C0₃混合物中Na₂C0₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，甲同學(xué)擬采用圖（1）所示裝置來測定．乙同學(xué)擬采用圖（2）所示裝置來測定．請(qǐng)回答下列問題：
（1）甲同學(xué)用圖（1）裝置來測定，在沒有放樣品前，檢查該裝置氣密性的方法之一是從酸式滴定管向燒瓶中加入一定量的水，觀察到注射器增大的體積與加入水的體積相等現(xiàn)象，證明此裝量不漏氣．實(shí)驗(yàn)時(shí)稱得樣品的質(zhì)量為mg，酸式滴定管的起始讀數(shù)為amL，終了讀數(shù)為bmL，注射器測定排出的氣體為c mL（已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況），該樣品中Na₂C0₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（用含a、b、c、m的代數(shù)式表示）$\frac{53（c-b+a）}{11200m}$．
（2）本實(shí)驗(yàn)選用稀H₂S0₄而未選用稀鹽酸的原因是稀硫酸不易揮發(fā)，稀鹽酸易揮發(fā)出氯化氫氣體，產(chǎn)生誤差．
（3）乙同學(xué)觀察了甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)后很受啟發(fā)，并發(fā)現(xiàn)自己的圖（2）原實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案會(huì)造成誤差．其原因之一可能是C0₂在水中溶解度較大，引起測量氣體體積減小．丙同學(xué)經(jīng)思考后．建議乙同學(xué)將圖（2）中某部分稍作改進(jìn)，就可避免此種誤差，寫出你的改進(jìn)方案將水換成飽和NaHCO₃溶液，或在貯水瓶中的水面上加一層植物油都可防止CO₂溶于水．
（4）丁同學(xué)提出將圖（2）裝置中量氣裝置去掉，只用反應(yīng)裝置和天平也能較準(zhǔn)確地測出樣品中Na₂C0₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，請(qǐng)你分析丁同學(xué)方案中，除了測定樣品的質(zhì)量，還需測定的另兩個(gè)數(shù)據(jù)是反應(yīng)前裝有藥品的整個(gè)裝置的質(zhì)量、反應(yīng)后整個(gè)裝置的質(zhì)量．
（5）還可以用其他實(shí)驗(yàn)方法測定試樣中純堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，請(qǐng)簡述一種與上述各方法不同的實(shí)驗(yàn)方法稱量一定質(zhì)量的樣品配成溶液，加入足量的BaCl₂溶液后得到沉淀，將沉淀進(jìn)行過濾、洗滌、干燥、冷卻、稱量．由沉淀（BaCO₃）質(zhì)量計(jì)算出Na₂CO₃的質(zhì)量，最后計(jì)算出Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)在密封條件容器中氣體體積不變判斷；碳酸鈉與硫酸反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳的體積為（c-b+a）mL，根據(jù)二氧化碳的體積可計(jì)算出碳酸鈉的質(zhì)量，進(jìn)而確定樣品中Na₂C0₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（2）稀硫酸不易揮發(fā)，稀鹽酸易揮發(fā)出，揮發(fā)出來的氯化氫對(duì)實(shí)驗(yàn)有影響；
（3）根據(jù)減少二氧化碳的溶解判斷，例如可以用飽和碳酸氫鈉溶液，或水面上加一層植物油等；
（4）根據(jù)反應(yīng)前后整個(gè)裝置的質(zhì)量差可知產(chǎn)生的二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量再計(jì)算出碳酸鈉的質(zhì)量，進(jìn)而確定樣品中Na₂C0₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（5）測定NaOH、Na₂C0₃混合物中Na₂C0₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可以用氯化鋇或氯化鈣將碳酸根離子沉淀，根據(jù)沉淀的質(zhì)量可計(jì)算出碳酸鈉的質(zhì)量，進(jìn)而確定樣品中Na₂C0₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）根據(jù)在密封條件容器中氣體體積不變判斷可知，當(dāng)注射器增大的體積與加入水的體積相等時(shí)，則可以說明此裝量不漏氣，碳酸鈉與硫酸反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳的體積為（c-b+a）mL，則二氧化碳的物質(zhì)的量為$\frac{（c-b+a）×10{\;}^{-3}}{22.4}$mol，根據(jù)碳元素守恒可知，樣品中Na₂C0₃的質(zhì)量為$\frac{（c-b+a）×10{\;}^{-3}}{22.4}$mol×106g/mol=$\frac{106（c-b+a）×10{\;}^{-3}}{22.4}$g，所以Na₂C0₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{\frac{106（c-b+a）×10{\;}^{-3}}{22.4}}{m}$=$\frac{53（c-b+a）}{11200m}$，
故答案為：注射器增大的體積與加入水的體積相等；$\frac{53（c-b+a）}{11200m}$；
（2）稀硫酸不易揮發(fā)，稀鹽酸易揮發(fā)出，揮發(fā)出來的氯化氫對(duì)實(shí)驗(yàn)有影響，所以不能用稀鹽酸而要用稀硫酸，
故答案為：稀硫酸不易揮發(fā)，稀鹽酸易揮發(fā)出氯化氫氣體，產(chǎn)生誤差；
（3）減少二氧化碳的溶解就在就可減小誤差，所以可以用飽和碳酸氫鈉溶液，或水面上加一層植物油等，
故答案為：將水換成飽和NaHCO₃溶液，或在貯水瓶中的水面上加一層植物油都可防止CO₂溶于水；
（4）根據(jù)反應(yīng)前后整個(gè)裝置的質(zhì)量差可知產(chǎn)生的二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量再計(jì)算出碳酸鈉的質(zhì)量，進(jìn)而確定樣品中Na₂C0₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，所以除了測定樣品的質(zhì)量，還需測定的另兩個(gè)數(shù)據(jù)是反應(yīng)前裝有藥品的整個(gè)裝置的質(zhì)量，反應(yīng)后整個(gè)裝置的質(zhì)量，
故答案為：反應(yīng)前裝有藥品的整個(gè)裝置的質(zhì)量；反應(yīng)后整個(gè)裝置的質(zhì)量；
（5）測定NaOH、Na₂C0₃混合物中Na₂C0₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可以用氯化鋇或氯化鈣將碳酸根離子沉淀，根據(jù)沉淀的質(zhì)量可計(jì)算出碳酸鈉的質(zhì)量，進(jìn)而確定樣品中Na₂C0₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，所以實(shí)驗(yàn)方法為稱量一定質(zhì)量的樣品配成溶液，加入足量的BaCl₂溶液后得到沉淀，將沉淀進(jìn)行過濾、洗滌、干燥、冷卻、稱量．由沉淀（BaCO₃）質(zhì)量計(jì)算出Na₂CO₃的質(zhì)量，最后計(jì)算出Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，
故答案為：稱量一定質(zhì)量的樣品配成溶液，加入足量的BaCl₂溶液后得到沉淀，將沉淀進(jìn)行過濾、洗滌、干燥、冷卻、稱量．由沉淀（BaCO₃）質(zhì)量計(jì)算出Na₂CO₃的質(zhì)量，最后計(jì)算出Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

點(diǎn)評(píng) 本題以NaOH、Na₂C0₃混合物中Na₂C0₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定載體，考查了實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算等知識(shí)，內(nèi)容較多，難度中等．