Question

過碳酸鈉（Na₂CO₄）跟稀硫酸反應的化學方程式如下：2Na₂CO₄+2H₂SO₄═2Na₂SO₄+2CO₂↑+O₂↑+2H₂O，今取a g某過碳酸鈉固體樣品，欲利用上述反應測定其質量分數w（Na₂CO₄），下圖為可供選擇的實驗儀器示意圖．

某學生已將上述儀器組合成下列A、B、C、D四套實驗裝置，這四套實驗裝置所含的儀器編號為

裝置名稱	A	B	C	D
儀器編號	①②③⑥	④⑤⑦⑧	①②③⑨⑩	②④⑦⑧

假設實驗中所采集到的數據均已折算到標準狀況，請回答下列問題：
（1）若該樣品中含有少量碳酸鈉、氯化鈉雜質，則測定時應在以上A、B、C、D四套裝置中選用

 

，該裝置中各儀器的連接順序（從左到右）應當是

 

（填儀器編號）；在實驗中除測得樣品的質量為a g外，在實驗中還需直接測定什么數據？

 

．若該數據用符號b表示，則可用含a、b的代數式表示w（Na₂CO₄）的計算公式為

 

．
（2）若該樣品中含有少量過氧化鈉、氯化鈉雜質（過氧化鈉可和水反應生成氧氣），則測定時應在以上A、B、C、D四套裝置中選用

 

，該裝置中各儀器的連接順序（從左到右）應當是

 

（填儀器編號）；指出該裝置中最左側儀器在實驗中的作用

 

；指出該裝置最右側的儀器在實驗中的作用

 

；在實驗中除測得樣品的質量為a g外，在實驗中還需直接測定什么數據？

 

．若該數據用稱號c表示，則可用含a、c的代數式表示w（Na₂CO₄）的計算公式為

 

．

Answer 1

考點：探究物質的組成或測量物質的含量

專題：實驗探究和數據處理題

分析：（1）若該樣品中含有少量碳酸鈉、氯化鈉雜質，選擇④⑤⑦⑧裝置，連接順序是在⑤中加入樣品，分液漏斗中是酸溶液，過碳酸鈉（Na₂CO₄）跟稀硫酸反應生成二氧化碳和氧氣，滴入樣品碳酸鈉反應生成二氧化碳氣體，通過裝置⑧除去二氧化碳氣體，利用排水法測定氧氣的體積，來計算過碳酸鈉質量分數；
（2）若該樣品中含有少量過氧化鈉、氯化鈉雜質（過氧化鈉可和水反應生成氧氣），則測定時應在以上A、B、C、D四套裝置中選用C，用堿石灰吸收二氧化碳，根據二氧化碳的質量可確定含量，但空氣中的水與二氧化碳進入②增重使結果偏大，應在②后面連接⑨，防止空氣中的水、二氧化碳進入②，且使裝置內氣體全部被吸收，應通氮氣，以減少誤差，裝置中最左側儀器在實驗中的作用排凈裝置內空氣，將反應生成的CO₂全部驅入吸收裝置中，裝置最右側的儀器在實驗中的作用防止空氣中的二氧化碳進入②中；測定裝置②質量變化，結合化學方程式計算得到．

解答： 解：（1）若該樣品中含有少量碳酸鈉、氯化鈉雜質，選擇④⑤⑦⑧裝置，連接順序是在⑤中加入樣品，分液漏斗中是酸溶液，過碳酸鈉（Na₂CO₄）跟稀硫酸反應生成二氧化碳和氧氣，滴入樣品碳酸鈉反應生成二氧化碳氣體，通過裝置⑧除去二氧化碳氣體，利用排水法測定氧氣的體積為b，來計算過碳酸鈉質量分數，正確的順序為⑤⑧⑦④；
2Na₂CO₄+2H₂SO₄═2Na₂SO₄+2CO₂↑+O₂↑+2H₂O
2                              1
n                             

b

22.4

mol
n=

b

11.2

mol
過碳酸鈉質量分數=

b 11.2 mol×122g/mol

ag

×100%=

305b

28a

×100%；
故答案為：B；⑤⑧⑦④；量筒中排出的水的體積；

305b

28a

×100%；
（2）若該樣品中含有少量過氧化鈉、氯化鈉雜質（過氧化鈉可和水反應生成氧氣），需要選擇裝置①②③⑨⑩，測定時應在以上A、B、C、D四套裝置中選用C，用堿石灰吸收二氧化碳，根據二氧化碳的質量可確定含量，但空氣中的水與二氧化碳進入②增重使結果偏大，應在②后面連接⑨，防止空氣中的水、二氧化碳進入②，且使裝置內氣體全部被吸收，應通氮氣，以減少誤差，裝置中最左側儀器為⑩，在一為反應開始前排凈裝置內空氣，二為將反應生成的CO₂全部驅入吸收裝置中；⑨的作用是防止空氣中的二氧化碳進入②中，裝置最右側的儀器在實驗中的作用防止空氣中的二氧化碳進入②中；測定裝置②質量變化為 c，結合化學方程式計算得到；
2Na₂CO₄+2H₂SO₄═2Na₂SO₄+2CO₂↑+O₂↑+2H₂O
2                        2
n                        

c

44

mol
n=

c

44

mol
過碳酸鈉質量分數=

c 44 mol×122g/mol

ag

×100%=

61c

22a

×100%；
故答案為：C；⑩①③②⑨；⑩作用有二，一為反應開始前排凈裝置內空氣，二為將反應生成的CO₂全部驅入吸收裝置中；⑨的作用是防止空氣中的二氧化碳進入②中；反應前后儀器②增加的質量； 

61c

22a

．

點評：本題考查了物質實驗探究的分析判斷，物質性質的理解應用沒化學反應定量關系的計算分析，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．