Question

某研究性學習小組為測定某Na₂CO₃樣品的純度（其中只含NaHCO₃雜質），選用如圖所示的儀器裝置進行實驗（②裝置未畫全）．試回答有關問題：

實驗一：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)生反應的化學方程式

 

．
（2）完成該實驗尚缺的儀器是

 

（填名稱）；產(chǎn)生氣體從裝置④的

 

進入，從裝置⑤的

 

進入（填接口序號）．
實驗二：測定上述實驗完成后剩余固體與鹽酸反應產(chǎn)生CO₂的體積．
（3）應將實驗一連接裝置的順序作哪些調整？

 

．
（4）當實驗一加熱至樣品不再產(chǎn)生氣體時，產(chǎn)生CO₂體積為a L（已換算成標況下的體積，下同），則樣品中NaHCO₃的質量為

 

；實驗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）有同學發(fā)現(xiàn)在實驗一讀取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：探究物質的組成或測量物質的含量,鈉的重要化合物

專題：實驗探究和數(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，生成的二氧化碳氣體用排水法測量體積；
（1）某Na₂CO₃樣品的純度（其中只含NaHCO₃雜質），加熱碳酸氫鈉分解生成碳酸鈉、二氧化碳和水；
（2）實驗裝置中需要酒精燈加熱，氣體流向在裝置④中應從d進c出，裝置⑤是排水量氣需要短進長出，b進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，生成的二氧化碳氣體用排水法測量體積；測定經(jīng)實驗一后的固體物質與鹽酸反應放出二氧化碳的體積，應將固體放入試管中，將鹽酸放入分液漏斗中，然后用排水法測量氣體的體積；
（4）當實驗一測得產(chǎn)生的二氧化碳為a L，當實驗二測得產(chǎn)生的二氧化碳為bL，反應的相關方程式為，2NaHCO₃

△   .

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

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

△   .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O；
故答案為：2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O；
（2）反應應在加熱條件下進行，實驗中缺少酒精燈，實驗裝置中需要酒精燈加熱，氣體流向在裝置④中應從d進c出，裝置⑤是用排水法測量氣體的體積時需要短進長出，b進a出；
故答案為：酒精燈，d，b；
（3）測定經(jīng)實驗一后的固體物質與鹽酸反應放出二氧化碳的體積，應將固體放入試管中，將鹽酸放入分液漏斗中，然后用排水法測量氣體的體積，應將實驗一連接裝置的順序調整為將①裝置換成②裝置；
故答案為；將①裝置換成②裝置；
（4）當實驗一測得產(chǎn)生的二氧化碳為a L，反應的相關方程式為，
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的質量為

a

11.2

mol×84g/mol=7.5ag；
當實驗二測得產(chǎn)生的二氧化碳為b L，
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+CO₂↑+H₂O，
設混合物中含有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量為106（

b

22.4

-

a

22.4

）g，NaHCO₃的質量為84×

a

11.2

=7.5ag，
則樣品中碳酸鈉純度的實驗值為=

( 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飽和溶液是因為二氧化碳和碳酸鈉溶液反應生成碳酸氫鈉，費用的 離子方程式為：CO₃^2-+CO₂+H₂O═2HCO₃^-；
故答案為：CO₃^2-+CO₂+H₂O═2HCO₃^-；
（6）實驗一讀取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，壓強不平衡，待液面平衡后讀取，此時讀取a值偏�。�
故答案為：偏小；

點評：本題考查物質的含量測定，為高考常見題型，側重于學生的分析能力、實驗能力和計算能力的考查，難度中等，注意把握實驗的原理和實驗裝置的連接順序．