Question

【题目】有一含NaCl、Na2CO3·10H2O和NaHCO3的混合物，某同学设计如图所示的实验装置，通过测量反应产生的CO2和H2O的质量，来确定该混合物中各组分的质量分数。（碱石灰是氢氧化钠和氧化钙的混合物）

（1）实验步骤：

①按图(夹持仪器未画出)组装好实验装置后，首先进行的操作是________________。

②称取样品，并将其放入硬质玻璃管中；称量装浓硫酸的洗气瓶C的质量和装碱石灰的U形管D的质量。

③打开活塞K1、K2，关闭K3，缓缓鼓入空气数分钟，其目的是除去装置中的水蒸气和二氧化碳。

④关闭活塞K1、K2，打开K3，点燃酒精灯加热至不再产生气体。装置B中发生反应的化学方程式为____________________________、__________________________。

⑤打开活塞K1，缓缓鼓入空气数分钟，然后拆下装置，再次称量洗气瓶C的质量和U形管D的质量。

（2）关于该实验方案，请回答下列问题。

①若加热反应后不鼓入空气，对测定结果的影响是_______________________________。

②E处干燥管中盛放的药品是________，其作用是________________________，如果实验中没有该装置，则会导致测量结果NaHCO3的质量分数______________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。

③若样品质量为w g，反应后C、D装置增加的质量分别为m1 g、m2 g，则混合物中Na2CO3·10H2O的质量分数为________(用含w、m1、m2的代数式表示)。

Answer 1

【答案】检查装置气密性 2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑ Na2CO3·10H2ONa2CO3＋10H2O↑ Na2CO3·10H2O和NaHCO3的质量分数测定结果偏小，NaCl的质量分数测定结果偏大 碱石灰 防止空气中的CO2和水蒸气进入D中影响测定结果 偏大 ×100%

【解析】

将混合物加热会产生H2O(g)、CO2等气体，应在C、D中分别吸收，由干燥剂的性质知应先吸收水，再吸收二氧化碳，即C中的干燥剂吸水后不能吸收CO2；由D的增重（NaHCO3分解产生的CO2的质量）可求出NaHCO3质量；由C的增重（Na2CO310H2O分解产生的H2O及已经知道的NaHCO3分解产生的H2O的质量）可求出Na2CO310H2O的质量，从而间接求出NaCl的质量；故应在实验前想法赶出装置中的空气，关键操作应是干燥并除尽B中的空气，所以打开活塞K1、K2，关闭K3就成为操作的关键；E中碱石灰可防止外界空气中的H2O(g)、CO2进入装置D影响实验效果，
（1）①根据实验基本操作步骤可知，气体发生装置需要检查装置气密性；

④含NaCl、Na2CO310H2O和NaHCO3的混合物加热时，碳酸氢钠分解生成碳酸钠、二氧化碳和水，碳酸钠晶体失去结晶水生成碳酸钠；

（2）①若加热反应后不鼓入空气，生成水蒸气质量和二氧化碳质量测定结果会减小；
②E处干燥管是碱石灰，防止空气中水蒸气和二氧化碳进入装置D影响测定结果，如果实验中没有该装置D装置中测定二氧化碳质量增大；
③根据D装置中增重质量计算吸收的二氧化碳的量，根据碳酸氢钠分解时生成的二氧化碳和水蒸气的关系式计算碳酸氢钠生成的水蒸气，总的水蒸气减去碳酸氢钠生成的水蒸气就是十水碳酸钠分解生成的水蒸气，根据十水碳酸钠分解生成的水蒸气和十水碳酸钠的关系式计算十水碳酸钠的质量，从而计算其质量分数。

（1）①为使实验顺利进行，气体发生装置组装好仪器后，首先需要进行检查装置气密性操作，

故答案为：检查装置气密性；

④含NaCl、Na2CO310H2O和NaHCO3的混合物加热时，碳酸氢钠分解生成碳酸钠、二氧化碳和水，与此同时，碳酸钠晶体不稳定，会失去结晶水生成碳酸钠，器化学方程式分别为：2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑；Na2CO3·10H2ONa2CO3＋10H2O↑，

故答案为：2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑；Na2CO3·10H2ONa2CO3＋10H2O↑；
（2）①若加热反应后不鼓入空气，生成水蒸气质量和二氧化碳质量测定结果会减小，碳酸氢钠依据二氧化碳计算，而Na2CO310H2O的测定是根据生成水的总质量计算的，则测得Na2CO310H2O的含量将偏小，对测定结果的影响是NaCl偏大，NaHCO3偏小，Na2CO310H2O偏小，

故答案为：Na2CO3·10H2O和NaHCO3的质量分数测定结果偏小，NaCl的质量分数测定结果偏大；

②干燥管中盛放的是碱石灰，碱石灰能吸收空气中的水蒸气和二氧化碳，所以干燥管的作用是防止空气中的CO2和水蒸气进入影响测定结果，若撤去E装置，则D装置的增重偏大，导致测定结果中碳酸氢钠的质量偏大，

故答案为：碱石灰；防止空气中的CO2和水蒸气进入D中影响测定结果；偏大；

③若样品质量为w g，反应后C和D装置增加的质量分别为m1 g、m2 g，D装置中增加的质量为二氧化碳的质量，碳酸氢钠分解生成的水蒸气的质量为x。

2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑

18 44

x m2 g

则x =，

装置C吸收的是水蒸气,包括碳酸氢钠分解生成的和十水碳酸钠分解生成的两部分，十水碳酸钠分解生成的水蒸气的质量=（m1 ）g，

设十水碳酸钠的质量为y。

Na2CO3·10H2ONa2CO3＋10H2O↑

286 1018

y （m1 ）g

y= g

所以十水碳酸钠的质量分数 = ×100%，

故答案为：×100%；