Question

16．过碳酸钠（ Na₂CO₄）是一种很好的供氧剂，其与稀盐酸反应的化学方程式为：2Na₂CO₄+4HCl═4NaCl+2CO₂+O₂+2H₂O．市售过碳酸钠一般都含有碳酸钠，为测定某过碳酸钠样品（只含Na₂CO₄和Na₂CO₃）的纯度，某化学兴趣小组采用以下两种方案实施：
方案一：[样品]$\stackrel{操作①}{→}$[样品m₁g]$→_{操作②}^{稀盐酸}$[溶液]$\stackrel{操作③}{→}$[固体]$\stackrel{操作①}{→}$[固体m₂g]
（1）操作①和③的名称分别为称量、蒸发结晶
（2）上述操作中，使用到玻璃棒的有②③（填操作序号）
（3）请简述操作③的操作过程得到的溶液在蒸发皿中加热蒸发，用玻璃棒不断搅拌到大量晶体析出，停止加热靠余热蒸发剩余的水分得到氯化钠固体
方案二：按如图安装好实验装置，Q为一塑料气袋，随意取适量样品于其中，打开分液漏斗活塞，将稀盐酸滴人气袋中至充分反应．
（4）为测定反应生成气体的总体积，滴稀盐酸前必须关闭K₁、K₂，打开K₃（填“K₁”、“K₂”或“K₃”）．导管a的作用是平衡分液漏斗上下的压强使顺利流下．
（5）当上述反应停止后，使K₁、K₃处于关闭状态，K₂处于打开状态，再缓缓打开K_l． B中装的固体试剂是碱石灰，为何要缓缓打开K1？让生成的二氧化碳能充分被b中碱石灰吸收，使量筒内收集到纯净的氧气．
（6）实验结束时，量筒I中有xmL水，量筒Ⅱ中收集到了ymL气体，则样品中过碳酸钠的质量分数是$\frac{122y}{53x-37y}$．

Answer 1

分析 方案一：（1）样品称量可以得到样品质量为m₁g，加入稀盐酸溶解后，过滤得到溶液为氯化钠溶液，蒸发浓缩结、冷却结晶、洗涤、干燥得到氯化钠，称量得到固体氯化钠的质量为m₂g；
（2）溶解、蒸发结晶需要用到玻璃棒；
（3）操作③是从溶液中获得晶体；
（4）反应产生的CO₂、O₂使气球变大，将广口瓶中气体排出，水进入量筒Ⅰ中，所以量筒Ⅰ中水的体积即为产生的CO₂、O₂的体积；为使分液漏斗内液体顺利流下，应是分液漏斗内外压强相等；
（5）用碱石灰吸收二氧化碳，量筒Ⅱ中排出液态的体积为氧气体积，气流速度太快，不利于二氧化碳吸收；
（6）根据生成氧气的体积计算过碳酸钠反应生成二氧化碳的体积，结合二氧化碳的总体积可以计算碳酸钠反应生成二氧化碳的体积，根据二氧化碳的可以起到过碳酸钠与碳酸钠的物质的量之比，进而计算过碳酸钠的质量分数．

解答 解：样品称量可以得到样品质量为m₁g，加入稀盐酸溶解后，过滤得到溶液为氯化钠溶液，蒸发浓缩结、冷却结晶、洗涤、干燥得到氯化钠，称量得到固体氯化钠的质量为m₂g．
（1）操作①为称量固体质量，操作③为结晶得到氯化钠固体，
故答案为：称量；蒸发结晶；
（2）固体溶解需要玻璃棒搅拌加速溶解，溶液中得到溶质固体需要在蒸发皿中加热蒸发结晶，过程中需要玻璃棒搅拌，受热均匀，上述操作中，使用到玻璃棒的有②③，
故答案为：②③；
（3）溶液中得到溶质固体的方法是加热蒸发结晶析出，具体操作为：得到的溶液在蒸发皿中加热蒸发，用玻璃棒不断搅拌到大量晶体析出，停止加热靠余热蒸发剩余的水分得到氯化钠固体，
故答案为：得到的溶液在蒸发皿中加热蒸发，用玻璃棒不断搅拌到大量晶体析出，停止加热靠余热蒸发剩余的水分得到氯化钠固体；
（4）反应产生的CO₂、O₂使气球变大，将广口瓶中气体排出，水进入量筒Ⅰ中，所以量筒Ⅰ中水的体积即为产生的CO₂、O₂的体积，所以滴稀H₂SO₄前必须关闭K₁、K₂打开K₃，为使分液漏斗内液体顺利流下，应是分液漏斗内外压强相等，所以导管a的作用是平衡分液漏斗上下的压强使顺利流下，
故答案为：K₁、K₂；K₃； 平衡分液漏斗上下的压强使顺利流下；
（5）用碱石灰吸收二氧化碳，量筒Ⅱ中排出液态的体积为氧气体积，缓缓打开K₁，让生成的二氧化碳能充分被b中碱石灰吸收，使量筒内收集到纯净的氧气，
故答案为：碱石灰；让生成的二氧化碳能充分被b中碱石灰吸收，使量筒内收集到纯净的氧气；
（6）量筒I中有xmL水，则CO₂、O₂的总体积为xmL，量筒Ⅱ中收集到了ymL气体，则O₂总体积为y mL，则反应2Na₂CO₄+4HCl═4NaCl+2CO₂+O₂+2H₂O，生成的二氧化碳为2y mL，碳酸钠反应生成二氧化碳为（x-y-2y）=（x-3y） mL，生成二氧化碳物质的量之比为2y：（x-3y），则Na₂CO₄与碳酸钠的物质的量之比为2y：（x-3y），故样品中过碳酸钠的质量分数是$\frac{2y×122}{2y×122+（x-3y）×106}$=$\frac{122y}{53x-37y}$，
故答案为：$\frac{122y}{53x-37y}$．

点评 本题考查了物质含量的实验测定方法，关键是理解测定原理，定量实验中尽可能减小误差，（6）中计算为易错点，注意测量气体的体积不一定是标况下，题目难度中等．