Question

7．纯碱广泛应用于工业生产．现取某纯碱样品（含氯化钠杂质），为确定其中碳酸钠的质量分数，甲、乙两个研究小组分别设计如下实验装置进行探究．
（1）同学们先在实验室把98%的浓硫酸稀释成9.8%的稀硫酸200g，并用其和纯碱样品反应测定碳酸钠的质量分数．
①配制稀硫酸的步骤有：计算、称量、溶解、冷却至室温装瓶并贴上标签，其中用到的下班仪器有量筒、烧杯和玻璃棒．
②需加入水的体积为180mL（水的密度近似看作1g/cm³）．
（2）甲组同学采用图1装置，通过测量生成CO₂的体积测定碳酸钠的质量分数，（不考虑植物油中溶解CO₂产生的影响，碱石灰是氢氧化钠固体与生石灰的混合物）．

①若其他操作均正确，仅因下列因素可使碳酸钠的质量分数测定结果偏大的是a（填字母序号）；
a．反应后俯视量筒读数b．样品未反应完全即停止验
c．B中未装满液体
②甲组同学测得3组数据如表所示．取3组数据的平均值得到CO₂的体积为22.4mL，又知常温常压下CO₂的密度为1.964g/L，据此计算碳酸钠的质量分数为53%．

组别	样品质量	CO2体积
第1组	0.20g	22.3mL
第2组	0.20g	22.4mL
第3组	0.20g	22.5mL

（3）乙组同学采用图2装置，通过测量装置D在反应前后的质量差来测定碳酸钠的质量分数．
①若其他操作均正确，结果仍然偏高的可能原因是碱石灰具有吸水性，若要测定结果列准确需要将装置（如图3所示）接入上述装置的（填编号）A、B之间，装置图3中的液体名称是浓硫酸．
②乙组同学们改进实验装置后（改进装置图略），取21g该纯碱样品加入9.8%的稀硫酸至不再产生气泡，测得反应前后装置D增加了4.4g，求消耗稀硫酸的质量100g（写出计算过程）．

Answer 1

分析 （1）①根据配制一定质量分数溶液步骤是：计算、称量、溶解、装瓶，用到的玻璃仪器有量筒、烧杯和玻璃棒进行分析；
②根据溶剂质量等于溶液质量-溶质的质量进行分析；
（2）①根据二氧化碳的体积偏大，会导致碳酸钠的质量分数偏大；样品未反应完全，即停止，会使收集的二氧化碳体积偏小进行分析；
②根据多次测量求平均值，可以减小实验误差，依据碳酸钠和硫酸反应的化学方程式进行计算；
（3）①根据碱石灰具有吸水性，浓硫酸具有吸水性进行分析；
②根据碱石灰增加的质量就是二氧化碳的质量，依据化学方程式进行计算．

解答 解：（1）配制一定质量分数溶液步骤是：计算、称量、溶解、装瓶，用到的玻璃仪器有量筒、烧杯和玻璃棒；
②溶剂质量等于溶液质量-溶质的质量，所以需加入水的质量为：200g-$\frac{200g×9.8%}{98%}$=180g，合180mL；
（2）①二氧化碳的体积偏大，会导致碳酸钠的质量分数偏大；
a．反应后俯视量筒读数，会使二氧化碳的体积偏大，会导致碳酸钠的质量分数偏大，故正确；
b．样品未反应完全，即停止，会使收集的二氧化碳体积偏小，故错误；
c．B中未装满液体，不会影响二氧化碳排除水的体积，故错误；
故选：a；
②多次测量求平均值，可以减小实验误差，所以取3组数据的平均值得到CO₂的体积为：$\frac{22.3mL+22.4mL+22.5mL}{3}$=22.4mL，二氧化碳的质量为：22.4mL×÷1000=0.44g，
设碳酸钠的质量分数为x
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
  106                                         44
x×2g                                       0.44g
    $\frac{106}{x×2g}$=$\frac{44}{0.44g}$
    x=53%
（3）①碱石灰具有吸水性，浓硫酸具有吸水性，所以其他操作均正确，结果仍然偏高的可能原因是：碱石灰具有吸水性，若要测定结果列准确需要将装置（如图3所示）接入上述装置的（填编号）A、B之间，装置图3中的液体名称是浓硫酸；
②碱石灰增加的质量就是二氧化碳的质量，
设参加反应的稀硫酸的质量为x
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
                 98                           44
            x×9.8%                         4.4g
                           $\frac{98}{x×9.8%}$=$\frac{44}{4.4g}$
                           x=100g
故答案为：（1）称量、溶解，玻璃棒；
②180mL；
（2）①a；
②22.4mL，x=53%；
（3）①碱石灰具有吸水性，A、B，浓硫酸；
②100g．

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．