Question

某化学兴趣小组在实验室发现一瓶混入Na₂CO₃的NaOH固体，于是他们对该固体中Na₂CO₃的含量进行了探究。

（查阅资料）Ⅰ.碱石灰是氢氧化钠与氧化钙的固体混合物。

Ⅱ.无水硫酸铜是一种白色固体，遇水会变成蓝色。

（提出问题）该固体中Na₂CO₃的质量分数是多少？

（反应原理）碳酸钠与稀硫酸反应会生成CO₂，反应的化学方程式为____________。

（制定计划）同学们设计了两种实验方案（装置气密性良好，浓硫酸、碱石灰均足量）。

 

方案甲：用图1所示装置测定反应生成CO₂的质量。称取一定质量的样品于锥形瓶中，通入一段时间空气后，向样品中滴加稀硫酸，待样品反应完全，继续通入一段时间空气后，测出生成CO₂的质量，计算。

方案乙：用图2所示装置测定反应生成CO₂的体积。称取一定质量的样品，将样品和足量稀硫酸分别置于Y形管a、b处（此时量气管液面在零刻度处），倾斜Y形管，使反应发生，待样品反应完全，测出生成CO₂的体积，计算。

（分析与讨论）

（1）方案甲中，浓硫酸的作用是____________；为测出生成CO₂的质量，需要在样品反应前后分别称量装置_____________（填装置序号）的质量。方案乙中，植物油的作用是____________；反应结束后，应_____________，然后根据液面读出生成CO₂的体积。

（2）小红同学认为方案甲的装置设计还存在一个明显缺陷，可增加图3中的一个装置进行改进，改进后整套装置的连接顺序为____________（按气流方向填装置序号）。

 

（3）小青同学认为，还可以用“沉淀法”进行测定：称取一定质量的样品放入试管中，_____________，计算。

（进行实验）同学们在完善实验方案后，测出了该NaOH固体中Na₂CO₃的质量分数。

（反思与评价）设计实验方案应使实验简便、误差小。

Answer

除去CO2中的水蒸气 C 防止CO2溶于水，造成实验误差 移动水准管使两侧液面相平 G→A→B→C→D 加水溶解，加入过量BaCl2溶液，充分反应后，过滤，将滤渣洗涤、干燥、称量所得固体的质量（合理即可）

【解析】

[反应原理]碳酸钠和稀硫酸反应生成硫酸钠二氧化碳和水，化学方程式为，故填：。

[分析与讨论] （1）方案甲中，浓硫酸的作用是具有吸水性可除去CO2中水蒸气；C装置可以吸收二氧化碳气体，为测出生成CO2的质量，需要在样品反应前后分别称量装置C的质量。方案乙中，植物油的作用是防止CO2溶于水，造成实验误差；反应结束后，应恢复至室温，移动水准管使两侧液面相平，然后根据液面读出生成CO2的体积，故填：除去CO2中的水蒸气；C；防止CO2溶于水，造成实验误差；移动水准管使两侧液面相平。

（2）小红同学认为方案甲的装置设计还存在一个明显缺陷，空气中二氧化碳会影响实验结果，可增加图3中的一个装置G吸收通入空气中的二氧化碳，改进后整套装置的连接顺序为G→A→B→C→D，故填：G→A→B→C→D。

（3）小青同学认为，还可以用“沉淀法”进行测定：称取一定质量的样品放入试管中，加水溶解，加入过量BaCl2溶液，充分反应后，过滤，将滤渣洗涤、干燥、称量所得固体的质量，计算，故填：加水溶解，加入过量BaCl2溶液，充分反应后，过滤，将滤渣洗涤、干燥、称量所得固体的质量。