Question

【題目】有一含NaCl、Na2CO3·10H2O和NaHCO3的混合物，某同學設計如圖所示的實驗裝置，通過測量反應產生的CO2和H2O的質量，來確定該混合物中各組分的質量分數。

(1) 實驗步驟：

① 按圖(夾持儀器未畫出)組裝好實驗裝置后，首先進行的操作是____________________。

② 稱取樣品，并將其放入硬質玻璃管中；稱量裝濃硫酸的洗氣瓶C的質量和裝堿石灰的U形管D的質量。

③打開活塞K1、K2，關閉K3，緩緩鼓入空氣數分鐘，其目的是___________________。

④關閉活塞K1、K2，打開K3，點燃酒精燈加熱至不再產生氣體。裝置B中發生反應的化學方程式為___________________________、______________________________。

⑤ 打開活塞K1，緩緩鼓入空氣數分鐘，然后拆下裝置，再次稱量洗氣瓶C的質量和U形管D的質量。

(2) 關于該實驗方案，請回答下列問題。

① E處干燥管中盛放的藥品是________，其作用是______________________________________，如果實驗中沒有該裝置，則可能導致測量結果NaHCO3的質量分數________(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。

② 若樣品質量為w g，反應后C、D裝置增加的質量分別為m1 g、m2 g，則混合物中Na2CO3·10H2O的質量分數為__________________(用含w、m1、m2的代數式表示)。

Answer 1

【答案】檢查裝置氣密性 除去裝置中的水蒸氣和二氧化碳 2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑ Na2CO3·10H2ONa2CO3＋10H2O↑ 堿石灰 防止空氣中的CO2和水蒸氣進入D中影響測定結果 偏大

【解析】

將混合物加熱會產生H2O（g）、CO2氣體，應在C、D中分別吸收，由干燥劑的性質知應先吸收水，再吸收二氧化碳，即C中的干燥劑吸水后不能吸收CO2；由D的增重（NaHCO3分解產生的CO2的質量）可求出NaHCO3質量。由C的增重（Na2CO310H2O分解產生的H2O及已經知道的NaHCO3分解產生的H2O的質量）可求出Na2CO310H2O的質量，從而求出NaCl的質量；故應在實驗前想法趕出裝置中的空氣，關鍵操作應是趕B中的空氣，所以關閉b，打開a就成為操作的關鍵，緩緩通入則是為了趕出效果更好；E中堿石灰可防止外界空氣中的H2O（g）、CO2進入裝置D影響實驗效果，根據以上分析進行解答即可。

（1）①由實驗原理可知，實驗需要通過測量D裝置內堿石灰的增重，計算生成的二氧化碳的質量，通過測量C裝置的增重，計算生成的水的質量，故應首先檢驗裝置的氣密性；③裝置內有空氣，含有水蒸氣和二氧化碳，影響水蒸氣和二氧化碳質量的測定，打開活塞K1、K2，關閉活塞K3，實驗前要通入空氣，趕走裝置中含有水蒸氣和二氧化碳，減少誤差；④含NaCl、Na2CO310H2O和NaHCO3的混合物加熱時，碳酸氫鈉分解生成碳酸鈉、二氧化碳和水，碳酸鈉晶體失去結晶水生成碳酸鈉，反應的化學方程式為：2NaHCO3 Na2CO3+H2O↑+CO2↑；Na2CO310H2ONa2CO3+10H2O↑；（2）①由實驗原理可知，實驗需要通過測量D裝置內堿石灰的增重，計算生成的二氧化碳的質量，通過測量C裝置裝置，計算生成的水的質量，所以需要防止空氣中的CO2和水蒸氣進入D裝置，所以干燥管E中盛放的是堿石灰，若撤去E裝置，則D中吸收二氧化碳的質量偏大，所以測定的碳酸氫鈉的質量偏大；②D裝置中增加的質量為二氧化碳的質量，碳酸氫鈉分解生成的水蒸氣的質量為x．
2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑
18g44g
x m2
x=；裝置C吸收的是水蒸氣，包括碳酸氫鈉分解生成的和Na2CO310H2O分解生成的，Na2CO310H2O分解生成的水蒸氣的質量= m1g-g；設Na2CO310H2O的質量為y。
Na2CO310H2ONa2CO3+10H2O
286g 180g
y m1g-g
y= ；所以Na2CO310H2O的質量分數= 。