Question

某纯碱样品中含有少量氯化钠，现欲测定其碳酸钠的质量分数，进行如下实验：
实验原理：Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
通过实验测定反应产生的二氧化碳的质量，即可求得原样品中碳酸钠的质量，进而求得碳酸钠在样品中的质量分数．
实验装置：

实验步骤：
①如图连接装置（除B、C外）并加入所需药品．
②称量并记录B的质量（m₁）．（称量时注意封闭B的两端．）
③按动鼓气球，持续约1分钟．
④连接上B、C．
⑤打开分液漏斗F的活塞，将稀硫酸快速加入D中后，关闭活塞．
⑥按动鼓气球，持续约1分钟．
⑦称量并记录B的质量（m₂）．（称量时注意封闭B的两端及E右端的出口．）
⑧计算．
（1）已知碱石灰的主要成分是氢氧化钙和氢氧化钠，则干燥管A的作用：

 

；
干燥管C的作用是

 

E装置的作用是

 

．
步骤③中鼓气的目的是

 

步骤⑥中鼓气的目的是

 

；
本实验能否同时省略③、⑥两个步骤？

 

，原因是

 

．
（2）若所取样品的质量为5g，为确保实验顺利进行，分液漏斗F中至少要盛放10%的稀硫酸（密度为1.07g/mL）

 

mL，若m₁为51.20g，m₂为53.18g，样品中碳酸钠的质量分数为

 

．

Answer 1

分析：要测定碳酸钠的含量，可以通过与酸反应生成的二氧化碳的质量进行求算，而要测定二氧化碳的质量，需排除空气中二氧化碳和水蒸气对生成的二氧化碳的质量的影响，除去二氧化碳使用的是氢氧化钠溶液，除去水使用的是浓硫酸．

解答：解：（1）干燥管A可以吸收鼓气球中鼓入的空气中的二氧化碳，避免对干燥管B的质量增加造成干扰；干燥管Ⅱ在干燥管I之后，能阻止空气中的二氧化碳和水进入干燥管，E中盛有的是浓硫酸，具有吸水性，能将水分吸除，排除水分对生成二氧化碳质量的影响；步骤③中鼓气的目的是用除去二氧化碳的空气赶走体系中的二氧化碳，步骤⑥鼓入空气是利用压力差使产生的二氧化碳全部被排出，要测定二氧化碳的质量，需排除空气中二氧化碳对生成的二氧化碳的质量的影响；本实验不能同时省略③、⑥两个步骤，否则会给实验带来误差．
（2）当5克样品全部为碳酸钠时，耗硫酸最多，设所需硫酸的质量为x
Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106     98 
5       x

106

5

=

98

x

     x=4.6（g）
故至少要盛放10%的稀硫酸（密度为1.07g/mL）的体积为：V=

4.6 10%

1.07

=≈43.0（ml）
根据所测数据，生成二氧化碳的质量为（m₂-m₁）=1.98g，设碳酸钠的质量为x，则有
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+CO₂↑+H₂O
106                44
 X                1.98       

106

X

=

44

1.98

x=4.77（g）
所以纯碱样品纯度为：

4.77

5

×100%=95.4%
故答案为：
（1）除去鼓入空气中的二氧化碳；防止空气中的二氧化碳和水进入B中影响实验结果；防止D中的水蒸气进入B中；用除去二氧化碳的空气赶走体系中的二氧化碳；用除去二氧化碳的空气将反应产生的二氧化碳 全部赶入B中；不能；①空气中含少量二氧化碳、②反应后装置中残留二氧化碳均会造成结论偏差．
（2）43.0；95.4%．

点评：本题考查了碳酸钠含量的测定，完成此题，可以依据生成的二氧化碳的质量进行求算，进行实验时，要保证生成的二氧化碳的质量准确．