Question

18．有時為了方便，裝置示意圖中的儀器可以用圖1的方式表示．

某Na₂SO₃樣品，其中可能含Na₂SO₄、K₂SO₄、K₂CO₃、NaCl中的一種或幾種．為測定樣品成分及其含量，稱取樣品5.0g，加入5mL 6mol/L的硫酸（過量），標準狀況下測定氣體的體積．向逸出氣體后的溶液中滴加足量BaCl₂溶液，過濾得沉淀9.32g．取濾液作焰色反應實驗，隔著藍色鈷玻璃觀察無紫色．
（1）用圖2儀器組裝實驗，氣流從左向右各管口聯(lián)接順序是AEFDCB．
（2）丙中X液體是濃H₂SO₄，丁中的玻璃容器最好用量筒；甲中汽油的作用是防止SO₂與水接觸，目的是防止因氣體被水吸收產生誤差．
（3）要準確測定生成氣體的體積，簡述有關操作及注意事項．
（4）實驗結束時測得丁中液體的體積為560mL，通過計算和推斷，確定樣品的組分及各組分的質量分數．

Answer 1

分析 稱量此樣品6.30g，加入6.0mol•L^-1的硫酸至過量，產生無色氣體560mL（標準狀況），透過藍色鉆玻璃觀察，濾液的焰色反應無紫色，說明無鉀離子，證明混合物中一定無KNO₃、K₂CO₂、K₂SO₄；產生無色氣體560mL（標準狀況）是二氧化硫物質的量為0.025mol；向逸出氣體后的溶液中加入稍過量的BaCl₂溶液，得到白色沉淀9.32g，判斷為硫酸鋇沉淀物質的量=$\frac{9.32g}{233g/mol}$=0.04mol；
（1）該實驗的流程為：氣體發(fā)生-氣體干燥-排液體測體積，根據發(fā)生裝置、干燥裝置、排水裝置和收集裝置排序；
（2）丙圖是洗氣瓶，除去二氧化硫氣體中的水蒸氣；用量筒測定排除的水的體積；甲圖中是排水量氣測定二氧化硫的體積的裝置，所以汽油是防止二氧化硫和水接觸反應，氣體SO₂易溶于水排液體時汽油起到與水隔絕的作用；
（3）操作時，若要正確地測出放出氣體的體積甲與量筒的液面要相同，讀數要準確，排水量氣裝置測量氣體的條件，利用的原理是氣體排出液體進入量筒中讀出液體的體積即為氣體的體積；滿足的條件是，冷卻到室溫，量筒和廣口瓶液面相平，讀出體積；
（4）據二氧化硫的體積求出其物質的量即為Na₂SO₃的物質的量，求出質量便可求質量分數，由焰色反應知無KNO₃、K₂CO₃、K₂SO₄；白色沉淀9.32 g的物質的量大于硫酸的物質的量可知有Na₂SO₄并可求其質量，由總質量、Na₂SO₃質量可知還有NaCl．

解答 解：（1）該實驗的流程為：氣體發(fā)生-氣體干燥-排液體測體積，根據發(fā)生裝置、干燥裝置、排水裝置和收集裝置排序，裝置連接順序接口為：A E F D C B；
故答案為：A；E；F；D；C；B；
（2）丙裝置是洗氣瓶，除去二氧化硫氣體中的水蒸氣，X溶液是濃H₂SO₄；用量筒測定排除的水的體積，水的體積即是氣體的體積，所以選用量筒；甲圖中是排水量氣測定二氧化硫的體積的裝置，二氧化硫難溶于汽油，而易溶于水，所以汽油是防止二氧化硫和水接觸反應，以免使二氧化硫被水產生誤差；
故答案為：濃H₂SO₄；量筒；防止SO₂與水接觸；防止因氣體被水吸收產生誤差；
（3）排水量氣裝置測量氣體的條件，利用的原理是氣體排出液體進入量筒中讀出液體的體積即為氣體的體積；滿足的條件是，冷卻到室溫，量筒和廣口瓶液面相平，讀出體積，
故答案為：反應裝置冷至室溫后，再上下移動量筒，使量筒與甲瓶內液面保持水平，然后讀取體積；
（4）加入6.0mol•L^-1的硫酸至過量，若實驗中加入硫酸溶液的體積為5.00mL，產生無色氣體560mL（標準狀況）二氧化硫物質的量為0.025mol；
則亞硫酸鈉的物質的量為0.025mol，質量分數=$\frac{0.025mol×126g/mol}{5.0g}$×100%=63%；
得到白色沉淀9.32g，判斷為硫酸鋇沉淀物質的量=$\frac{9.32g}{233g/mol}$=0.04mol；加入的硫酸物質的量為0.03mol，說明一定含有硫酸鈉，質量為0.01mol×142g/mol=1.42g，其質量分數為：$\frac{1.42g}{5.0g}$×100%=28.4%；
亞硫酸鈉的物質的量為0.025mol，質量=0.025mol×126g/mol=3.15g，剩余固體質量為5.0g-1.42g-3.15g=0.43g，
由焰色反應知無KNO₃、K₂CO₃、K₂SO₄，所以一定含有NaCl，則NaCl的質量分數為$\frac{0.43g}{5.0g}$×100%=8.6%；
答：混合物中含有Na₂SO₃質量分數為63%，Na₂SO₄質量分數為28.4%，NaCl質量分數為8.6%．

點評 本題考查了物質組成的測定實驗探究，注意把握實驗設計的依據和步驟，掌握物質的性質和實驗基本操作是解題關鍵，題目難度中等，側重于考查學生的實驗探究能力和計算能力．