Question

为测定某碳酸氢钠样品的纯度（含有少量氯化钠），某实验小组通过以下装置设计实验方案（已知：每个方案均称取mg样品）。

（1）若试剂X为足量的Ba(OH)₂溶液，由A、B、D组成实验装置。实验过程中需持续缓缓通入空气，其主要作用是               。A装置中NaOH溶液的作用是        ，D中反应的离子方程式是             。

（2）若试剂X为浓硫酸，装置的连接顺序为                 （填装置的字母编号）。该方案需直接测定的物理量是                 。

（3）某同学也可用下图装置进行上述测定：

①为了减小实验误差，量气管中加入的液体X为          溶液。

②通过实验，测得该试样中碳酸氢钠质量分数偏低，产生这种现象的原因可能是         。（填序号）：

a．测定气体体积时未冷却至室温

b．测定气体体积时水准管的液面高于量气管的液面

c．Y型管中留有反应生成的气体

d．气体进入量气管前未用浓硫酸干燥

③量气管中测得生成的气体体积为VmL（标准状况），则该样品中NaHCO₃的纯度为           。

Answer

（1）把生成的CO2全部排入D中，全部被Ba(OH)2溶液吸收；吸收空气中的CO2等酸性气体；CO2 + Ba2+ + 2OH-=BaCO3↓ + H2O。（2）ADCB，装置C反应前后的质量。（3）①饱和碳酸氢钠；② b；③ 3V/8m%。

【解析】

试题分析：（1）若试剂X为足量的Ba(OH)2溶液，由A、B、D组成实验装置的连接顺序为A接D，D接B，通过测定D装置中生成碳酸钡沉淀的质量来计算碳酸氢钠的质量分数，B装置的作用为防止空气中的二氧化碳等杂质进入B装置。实验过程中需持续缓缓通入空气，其主要作用是把生成的CO2全部排入D中，全部被Ba(OH)2溶液吸收。A装置中NaOH溶液的作用是吸收空气中的CO2等酸性气体，D中CO2与Ba(OH)2溶液生成碳酸钡沉淀和水，反应的离子方程式是CO2 + Ba2+ + 2OH-=BaCO3↓ + H2O。

（2）若试剂X为浓硫酸，装置的连接顺序为ADCB，装置D的作用是吸收CO2气体中的水蒸气，装置C的作用是吸收二氧化碳，装置B的作用是防止空气中的二氧化碳、水蒸气加入C装置，通过测定装置C反应前后的质量来计算生成CO2的质量进一步计算碳酸氢钠的质量分数。

（3）该实验方案的原理为利用量气装置测定样品与硫酸反应生成CO2的体积进一步计算样品中碳酸氢钠的质量分数。①为了减小实验误差，CO2应不溶于量气管中加入的液体X，则X为饱和碳酸氢钠溶液。②a．测定气体体积时未冷却至室温，测定的CO2的体积偏大，测得该试样中碳酸氢钠质量分数偏高，错误；b．测定气体体积时水准管的液面高于量气管的液面，测定的CO2的体积偏小，测得该试样中碳酸氢钠质量分数偏低，正确；c．Y型管中留有反应生成的气体，测定的CO2的体积偏大，测得该试样中碳酸氢钠质量分数偏高，错误；d．气体进入量气管前未用浓硫酸干燥，测定的CO2的体积无影响，测得该试样中碳酸氢钠质量分数无影响，错误，选b；③样品中碳酸氢钠的物质的量为：n(NaHCO3)=n(CO2)=V/22400mol，m(NaHCO3)=84V/22400g，样品中碳酸氢钠的质量分数为：w=84V/22400m×100%=3V/8m%。

考点：考查化学实验方案的分析、评价，物质含量的测定，碳酸氢钠的性质。