Question

某校化学小组的同学开展测定Na₂CO₃和NaCl的固体混合物中Na₂CO₃的质量分数的探究实验，他们提出下列实验方案。

【方案一】气体分析法。

（1）甲同学用图1所示装置，把xg的混合物与足量稀硫酸反应后，测定产生的C0₂气体的体积．实验开始时检查该装置气密性的方法是 _____________________；

（2）乙同学用图2代替图1中的收集装置，则所测CO₂气体的体积_________（填“偏大”、“偏小”、“不变”），你的改进方案是_____________________；

（3）丙同学用图3装置测定CO₂的质量，该装置存在较多缺陷，从而导致实验误差，请你填写其中的三点缺陷：I _____________________，Ⅱ_____________________，Ⅲ_____________________；

【方案二】沉淀分析法（如图所示）．

（4）操作1的名称是______________，操作2的名称是___________，在进行操作2之前，应判断是否沉淀完全，判断的方法是_____________________；

（5）根据沉淀分析法，该固体混合物中Na₂CO₃质量分数的计算式为_____________________。

Answer

（1）关闭A处活塞，将注射器活塞拉出一定距离，一段时间后松开活塞，活塞能回到原位则不漏气，否则漏气（2）偏小 CO2能溶于水且与水反应；将广口瓶中的水改为饱和的CO2水溶液（或在水面上覆盖一层植物油） （3）Ⅰ产生的CO2气体中混有水蒸气，同时被碱石灰吸收，导致结果偏高 Ⅱ球形干燥管和空气相通，吸收空气中二氧化碳和水蒸气，导致结果偏高 Ⅲ反应结束后装置内残留的CO2气体不能全部排出，导致结果偏小 （4）过滤 干燥 静置，向上层清液中继续滴加CaCl2溶液，若无沉淀生成说明沉淀完全 （5）

【解析】

试题分析：【方案一】（1）若装置漏气，拉出的活塞不移动，若不漏气，拉出的活塞在大气压强的作用下应回到原来的位置；（2）因为二氧化碳不仅能溶于水还能与水反应，用排水法收集气体，收集的二氧化碳偏小，为防止二氧化碳溶于水，可采用隔绝二氧化碳与水的接触的方法：如在在水面覆盖一层植物油，或采用饱和的二氧化碳水溶液的方法，使收集的二氧化碳体积更准确一些；（3）由碱石灰的成分可知，碱石灰不但能吸收二氧化碳而且还能吸收水分，所以二氧化碳携带的水蒸气也可被碱石灰吸收，计算时就会把水和二氧化碳的总质量当作二氧化碳质量，导致结果偏大．另外该装置进行实验时有一部分二氧化碳会在反应结束后留在反应的容器内，导致测量的二氧化碳质量偏小，同时干燥管直接与空气接触也会吸收空气中的二氧化碳和水，导致测量的结果偏大，这些都是装置3的明显缺陷；【方案二】（4）本操作是不溶性固体和溶液的分离，所以此操作是过滤；操作2的名称是沉淀干燥；判断是否过量，主要看溶液中是否还有CO32-，因此将溶液静置，向上层清液中继续滴加CaCl2溶液，若无沉淀说明CaCl2溶液已过量，沉淀完全；（5）流程分析可知，沉淀沉淀为CaCO3，结合元素守恒计算碳酸钠质量分数=×100%=。

【考点定位】考查钠的重要化合物，探究物质的组成。

【名师点晴】本题在分析固体混合物的成分时，除考虑发生的化学反应，还用到了必要的实验手段，应注意实验的基本操作的练习和规范，流程分析判断是解题关键；本题主要从碳酸钠能与酸反应生成CO2和能与氯化钙溶液反应生成沉淀，结合生成的气体或沉淀量求算固体的百分含量，为了确保实验的准确性，对实际操作过程进行分析探究，以此解答。