Question

某研究性学习小组为测定某Na₂CO₃样品的纯度（其中只含NaHCO₃杂质），选用如图所示的仪器装置进行实验（②装置未画全）．试回答有关问题：

实验一：测定Na₂CO₃样品中NaHCO₃分解放出CO₂体积．
连接装置的正确顺序是：⑦①③④⑤⑥
（1）写出加热时发生反应的化学方程式

 

．
（2）完成该实验尚缺的仪器是

 

（填名称）；产生气体从装置④的

 

进入，从装置⑤的

 

进入（填接口序号）．
实验二：测定上述实验完成后剩余固体与盐酸反应产生CO₂的体积．
（3）应将实验一连接装置的顺序作哪些调整？

 

．
（4）当实验一加热至样品不再产生气体时，产生CO₂体积为a L（已换算成标况下的体积，下同），则样品中NaHCO₃的质量为

 

；实验二在加入盐酸至无气体产生时，生成CO₂体积为bL，则Na₂CO₃样品的纯度为

 

（用含a、b的式子表示）．
误差分析：
（5）为什么不能将⑤中的水改用Na₂CO₃饱和溶液？请用离子方程式说明原因

 

．
（6）有同学发现在实验一读取CO₂体积时，⑥中液体的液面低于⑤中液体的液面，但未做任何处理，则a值

 

（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量,钠的重要化合物

专题：实验探究和数据处理题

分析：测定Na₂CO₃样品中的NaHCO₃分解放出的二氧化碳的体积，可将固体混合物放入试管中加热，生成的二氧化碳气体用排水法测量体积；
（1）某Na₂CO₃样品的纯度（其中只含NaHCO₃杂质），加热碳酸氢钠分解生成碳酸钠、二氧化碳和水；
（2）实验装置中需要酒精灯加热，气体流向在装置④中应从d进c出，装置⑤是排水量气需要短进长出，b进a出；
（3）测定Na₂CO₃样品中的NaHCO₃分解放出的二氧化碳的体积，可将固体混合物放入试管中加热，生成的二氧化碳气体用排水法测量体积；测定经实验一后的固体物质与盐酸反应放出二氧化碳的体积，应将固体放入试管中，将盐酸放入分液漏斗中，然后用排水法测量气体的体积；
（4）当实验一测得产生的二氧化碳为a L，当实验二测得产生的二氧化碳为bL，反应的相关方程式为，2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+CO₂↑+H₂O，结合反应的方程式计算；
（5）二氧化碳和碳酸钠溶液反应生成碳酸氢钠；
（6）⑥中液体的液面低于⑤中液体的液面，压强不平衡，待液面平衡后读取；

解答： 解：（1）某Na₂CO₃样品的纯度（其中只含NaHCO₃杂质），加热碳酸氢钠分解生成碳酸钠、二氧化碳和水，反应的化学方程式为：2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O；
故答案为：2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O；
（2）反应应在加热条件下进行，实验中缺少酒精灯，实验装置中需要酒精灯加热，气体流向在装置④中应从d进c出，装置⑤是用排水法测量气体的体积时需要短进长出，b进a出；
故答案为：酒精灯，d，b；
（3）测定经实验一后的固体物质与盐酸反应放出二氧化碳的体积，应将固体放入试管中，将盐酸放入分液漏斗中，然后用排水法测量气体的体积，应将实验一连接装置的顺序调整为将①装置换成②装置；
故答案为；将①装置换成②装置；
（4）当实验一测得产生的二氧化碳为a L，反应的相关方程式为，
2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，
2            1      1
 n        

a

22.4

mol  

a

22.4

mol
n=

a

11.2

mol
则样品中NaHCO₃的质量为

a

11.2

mol×84g/mol=7.5ag；
当实验二测得产生的二氧化碳为b L，
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+CO₂↑+H₂O，
设混合物中含有xmolNaHCO₃，ymolNa₂CO₃，x=

a

11.2

mol

a

22.4

+y=

b

22.4

y=

b

22.4

-

a

22.4

则样品中碳酸钠的质量为106（

b

22.4

-

a

22.4

）g，NaHCO₃的质量为84×

a

11.2

=7.5ag，
则样品中碳酸钠纯度的实验值为=

( b 22.4 - a 22.4 )×106

106×( b 22.4 - a 22.4 )+7.5a

×100%=

106(b-a)

106b+62a

×100%，

故答案为：7.5ag；

106(b-a)

106b+62a

×100%；
（5）不能将⑤中的水改用Na₂CO₃饱和溶液是因为二氧化碳和碳酸钠溶液反应生成碳酸氢钠，费用的 离子方程式为：CO₃^2-+CO₂+H₂O═2HCO₃^-；
故答案为：CO₃^2-+CO₂+H₂O═2HCO₃^-；
（6）实验一读取CO₂体积时，⑥中液体的液面低于⑤中液体的液面，但未做任何处理，压强不平衡，待液面平衡后读取，此时读取a值偏小；
故答案为：偏小；

点评：本题考查物质的含量测定，为高考常见题型，侧重于学生的分析能力、实验能力和计算能力的考查，难度中等，注意把握实验的原理和实验装置的连接顺序．