Question

工业上用侯氏制碱法可制得碳酸氢钠晶体，该反应原理可以用以下化学方程式表示：
NH₃+CO₂+H₂O+NaCl（饱和）=NaHCO₃（晶体）↓+NH₄Cl
某兴趣小组欲测定上述反应所制得的样品中碳酸氢钠的纯度，设计了如下两种方案：
（1）方案一：取wg样品按如图装置（气密性完好）进行实验．
①装置B的作用是______
②装置D的作用是______
③实验中需要称量的装置是______（填写字母）
（2）方案二：取wg样品溶于水后，进行下图所示实验：

①试剂X是______；
②步骤②加入CaCl₂溶液后的主要操作包括______、洗涤、______、称量
③样品中碳酸氢钠的纯度为______（用含w、m的代数式表示）．
（3）上述方案一测定的结果偏小，可能的原因是______．

Answer 1

解：（1）由图可知，该实验方案为：加热分解碳酸氢钠样品，通过C装置增重测定是二氧化碳的质量，进而计算碳酸氢钠的质量，计算其质量分数，故加入C装置的气体应干燥，装置B应是吸收水蒸气，由于碱石灰可以吸收空气中的二氧化碳与水蒸气，D装置目的防止空气中的二氧化碳和水蒸汽进入C中影响二氧化碳质量的测定，
①由上述分析的实验原理可知，装置B的作用是：吸收水蒸汽，
故答案为：吸收水蒸汽；
②由上述分析的实验原理可知，装置D的作用是：防止空气中的二氧化碳和水蒸汽进入C中，
故答案为：防止空气中的二氧化碳和水蒸汽进入C中；
③由上述分析的实验原理可知，通过C装置增重测定是二氧化碳的质量，实验中需要称量的装置是C，
故答案为：C；
（2）由方案图可知，该实验方案为：将碳酸氢钠转化为碳酸盐，碳酸盐与氯化钙反应生成碳酸钙沉淀，过量、洗涤、干燥称量碳酸钙沉淀质量，根据碳酸钙的质量计算碳酸氢钠的质量，进而计算质量分数，
①试剂X将碳酸氢钠转化为碳酸盐，故试剂X为氢氧化钠溶液，
故答案为：NaOH溶液；
②步骤②加入CaCl₂溶液后生成碳酸钙沉淀，并把沉淀与溶液分离获得碳酸钙沉淀，得到碳酸钙的具体质量，故主要操作包括过滤、洗涤、干燥、称量，
故答案为：过滤、干燥；
③得到碳酸钙的质量为mg，根据碳元素守恒可知，碳酸氢钠的物质的量==0.01m mol，故样品中碳酸氢钠质量为0.01m mol×84g/mol=0.84m g，故碳酸氢钠的纯度为×100%=×100%，
故答案为：×100%；
（3）方案一中装置中会残留CO₂气体，生成的CO₂气体不能完全被装置C中的碱石灰吸收，导致测定二氧化碳的质量偏小，计算测定的碳酸氢钠的质量分数偏小，
故答案为：装置中会残留CO₂气体，生成的CO₂气体不能完全被装置C中的碱石灰吸收．
分析：（1）由图可知，该实验方案为：加热分解碳酸氢钠样品，通过C装置增重测定是二氧化碳的质量，进而计算碳酸氢钠的质量，计算其质量分数，故加入C装置的气体应干燥，装置B应是吸收水蒸气，由于碱石灰可以吸收空气中的二氧化碳与水蒸气，D装置目的防止空气中的二氧化碳和水蒸汽进入C中影响二氧化碳质量的测定；
（2）由方案图可知，该实验方案为：将碳酸氢钠转化为碳酸盐，碳酸盐与氯化钙反应生成碳酸钙沉淀，过量、洗涤、干燥称量碳酸钙沉淀质量，根据碳酸钙的质量计算碳酸氢钠的质量，进而计算质量分数，故试剂X为氢氧化钠溶液；
（3）方案一中装置中会残留CO₂气体，生成的CO₂气体不能完全被装置C中的碱石灰吸收．
点评：本题考查化学实验，涉及对实验方案的理解、对装置的分析评价、物质的分离提纯、数据处理与误差分析等，难度中等，是对知识的综合利用，较好的考查学生的综合能力，理解实验方案是关键．