Question

2．某研究性学习小组设计了测定纯碱（Na₂CO₃）样品（假设只含NaCl杂质）中Na₂CO₃质量分数的实验方案，请你参与他们的探究活动，请回答下列问题：（不考虑原装置内空气的影响）
Ⅰ．A组同学设计了如图1的实验装置．
（1）实验时，在装药品前需组装好如图仪器，并检查装置气密性．
（2）装置乙的作用是吸收二氧化碳中的水蒸气；
（3）装置丁的作用是B．（填字母）
A．吸收Na₂CO₃与酸溶液反应产生CO₂
B．防止空气中二氧化碳和水蒸气进入装置丙中
C．干燥二氧化碳
（4）实验中如果滴加酸溶液的速度过快，会导致测得样品中碳酸钠的质量分数偏小（填“偏大”或“偏小”或“无影响”）．
（5）B组同学认为A组同学的方案存在问题，即使操作规范，测定结果也会偏低，理由是有CO₂残留在烧瓶内，应该将装置甲中双孔橡胶塞换成三孔橡胶塞，并在甲的左边连接上图2装置，实验结束后缓缓通入一段时间空气，目的是将反应生成的CO₂全部鼓入到丙装置中，其中NaOH溶液的作用是除去通入空气中的二氧化碳．若没有图2装置，直接通入空气，则会导致测得结果偏大（填“偏大”或“偏小”或“无影响”）．
（6）你认为实验时加入的酸溶液最好是稀硫酸（填“稀盐酸”或“稀硫酸”）．
Ⅱ．小明同学称取样品11.0g放入烧杯中，按如下实验方案进行实验．
   
 （1）滤液Y中含有的溶质有NaCl、CaCl₂（填写化学式）．
（2）证明CaCl₂已过量的方法是A（填写字母序号），然后观察现象判断．
A．静置悬浊液X，向上层清液中继续滴加少量氯化钙溶液
B．取少量滤液Y于试管中，滴加氯化钙溶液
（3）如果沉淀没有洗涤操作会造成碳酸钠质量分数偏大（填“偏大”或“偏小”或“无影响”）．
（4）通过以上提供的数据计算出样品中碳酸钠的质量分数为96.4%．（写出计算过程，结果保留至0.1%）

Answer 1

分析 Ⅰ．凡是有气体参加或产生的实验，实验前一定要检查装置的气密性，以防装置漏气影响实验结果；
浓硫酸能够吸收水蒸气；
实验中如果滴加酸溶液的速度过快，会导致二氧化碳不能被丙装置完全吸收；
空气中含有二氧化碳和水蒸气；
盐酸具有挥发性，硫酸没有挥发性；
Ⅱ．碳酸钠和氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠；
如果沉淀没有洗涤，会导致测定的沉淀质量偏大；
根据反应的化学方程式及其提供的数据可以计算样品中碳酸钠的质量分数．

解答 解：Ⅰ．（1）实验时，在装药品前需组装好如图仪器，并检查装置气密性．
故填：检查装置气密性．
（2）装置乙的作用是吸收二氧化碳中的水蒸气．
故填：吸收二氧化碳中的水蒸气．
（3）装置丁的作用是防止空气中二氧化碳和水蒸气进入装置丙中．
故选：B．
（4）实验中如果滴加酸溶液的速度过快，会导致二氧化碳不能被丙装置完全吸收，从而会导致测得样品中碳酸钠的质量分数偏小．
故填：偏小．
（5）B组同学认为A组同学的方案存在问题，即使操作规范，测定结果也会偏低，理由是有CO₂残留在烧瓶内；
应该将装置甲中双孔橡胶塞换成三孔橡胶塞，并在甲的左边连接上图2装置，实验结束后缓缓通入一段时间空气，目的是将反应生成的CO₂全部鼓入到丙装置中；
其中NaOH溶液的作用是除去通入空气中的二氧化碳；
若没有图2装置，直接通入空气，空气中的二氧化碳能被丙装置吸收，则会导致测得结果偏大．
故填：有CO₂残留在烧瓶内；将反应生成的CO₂全部鼓入到丙装置中；除去通入空气中的二氧化碳；偏大．
（6）你认为实验时加入的酸溶液最好是 稀硫酸（填“稀盐酸”或“稀硫酸”）．
Ⅱ．（1）滤液Y中含有的溶质有杂质和反应生成的NaCl、过量的CaCl₂．
故填：NaCl、CaCl₂．
（2）证明CaCl₂已过量的方法是：静置悬浊液X，向上层清液中继续滴加少量氯化钙溶液．
故选：A．
（3）如果没有洗涤沉淀，会导致测定的沉淀质量偏大，会造成碳酸钠质量分数偏大．
故填：偏大．
（4）设样品中碳酸钠的质量为x，
Na₂CO₃+CaCl₂=CaCO₃↓+2NaCl，
106                    100
x                      10.0g
$\frac{106}{x}$=$\frac{100}{10.0g}$，
x=10.6g
碳酸钠的质量分数为：$\frac{10.6g}{11.0g}$×100%=96.4%，
故填：96.4%．

点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．