Question

【題目】有一含NaCl、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。請回答下列問題。

(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，A中堿石灰的作用是_______。

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，拆下裝置，再次稱量洗氣瓶C的質量和U形管D的質量。

(2)實驗方案的評價及數據處理

①實驗步驟⑤打開活塞K1，緩緩鼓入空氣數分鐘的目的是__________。

②若樣品質量為W g，反應后C裝置增加的質量為m1 g則D裝置增重的質量為______g(用含m1的代數式表達)，混合物中NaHCO3的質量分數為________(用含W、m1的代數式表示)。

Answer 1

【答案】檢查裝置氣密性 吸收空氣中的水和二氧化碳 2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑ 使反應產生的水蒸氣和二氧化碳完全被C、D吸收 ×100%

【解析】

將混合物加熱，NaHCO3受熱分解產生Na2CO3、H2O、CO2，NaCl受熱不發生變化，分解產生H2O(g) 在C處吸收，產生的CO2氣體在D中吸收，根據C增重質量可計算出NaHCO3的質量及其分解產生的CO2的質量，從而求出NaCl的質量；為避免在實驗過程中由于裝置漏氣或裝置中空氣的成分的影響，應在實驗前檢驗裝置的氣密性，想法趕出裝置中的空氣，分解實驗完畢，再通入處理過的空氣，將分解產生的氣體全部趕入裝置C、D處，被完全吸收；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按圖組裝好實驗裝置后，首先進行的操作是檢查裝置氣密性；

③裝置內有空氣，空氣中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，緩緩鼓入空氣數分鐘，A中堿石灰的作用是吸收裝置內空氣中的水和二氧化碳；

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中碳酸氫鈉分解生成碳酸鈉、二氧化碳和水，發生反應的化學方程式為2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑；

(2)①實驗步驟⑤打開活塞K1，緩緩鼓入空氣數分鐘的目的是使NaHCO3分解產生的水蒸氣和二氧化碳完全被C、D吸收；

②若樣品質量為w g，反應后C裝置增加的質量為m1 g，根據方程式：2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑可知：每有168 g NaHCO3反應，會產生18 g H2O，44 g CO2，則反應產生m1 g水，會產生CO2的質量為m(CO2)=g=g，即D裝置增重的質量為 g，混合物中NaHCO3的質量為m(NaHCO3)= g，由于樣品質量為w g，所以NaHCO3的質量分數為：×100%=×100%。