Question

某学习小组为测定放置已久的小苏打样品中纯碱的质量分数，设计如下实验方案：

（1）方案一：称取一定质量的样品，置于坩埚中加热至恒重后，冷却，称取剩余固体质量，计算。

①完成本实验需要不断用玻璃棒搅拌，其目的是______________________。

②若实验前所称样品的质量为m g，加热至恒重时固体质量为a g，则样品中纯碱的质量分数为____________。

（2）方案二：按如图所示装置进行实验，并回答下列问题：

①实验前先检查装置的气密性，并称取一定质量的样品放入A中，将稀硫酸装入分液漏斗中。D装置的作用是_____________________________。

②实验中除称量样品质量外，还需分别称量_______装置反应前、后质量(填装置字母代号)。

③根据此实验得到的数据，测定结果有误差。因为实验装置还存在一个明显的缺陷，该缺陷是__________________________。

④有同学认为，用E装置替代A装置能提高实验准确度。你认为是否正确？         （填“是”或“否”）。

（3）方案三：称取一定量的样品置于锥形瓶中，加适量水，用盐酸进行滴定，从开始至有气体产生到气体不再产生，所滴加的盐酸体积如图所示，则小苏打样品中纯碱的质量分数为            (保留两位有效数字)。

Answer

（1）①使固体样品受热均匀，避免局部温度过高，造成样品外溅

②×100%

（2）①避免空气中的水蒸气和二氧化碳进入C装置中，造成实验误差

②C；

③反应产生的二氧化碳残留在A、B装置内，不能完全被吸收

④否

（3）24%

【解析】

试题分析：小苏打久置会发生反应：2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O，该样品成分为NaHCO3、Na2CO3，测定样品中纯碱的质量分数方法有：测定二氧化碳的质量、测定碳酸钠的质量、测定碳酸氢钠的质量．

（1）①使用玻璃棒搅拌，使固体受热均匀，避免局部温度过高，造成固体外溅，

故答案为：使固体受热均匀，避免局部温度过高，造成固体外溅；

②设样品中碳酸氢钠的质量为x，则：

2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O 质量减少

168 62

x (m-a)g

则x==g，故m(Na2CO3)=[m-]g，

则样品中Na2CO3的质量分数为{[m-]g÷mg}×100%=×100%。

故答案为：×100%；

（2）①利用C中碱石灰增重测定反应生成二氧化碳的质量，进而计算样品中碳酸钠的质量分数，由于碱石灰可以吸收空气中的二氧化碳与水蒸气，故D装置的作用是吸收空气中的二氧化碳与水蒸气，避免空气中的二氧化碳与水蒸气加入C中，防止测定误差。故答案为：避免空气中的二氧化碳与水蒸气加入C中，造成实验误差；

②C装置反应前后质量之差为反应生成二氧化碳的质量，根据样品总质量、二氧化碳的质量可以计算混合物中碳酸钠的质量，还需分别称量C装置反应前、后的质量。故答案为：C；

③该实验装置有一个明显的缺陷是反应产生的二氧化碳残留在A、B装置内，不能完全被吸收，使C中吸收二氧化碳质量减小，造成较大的误差。故答案为：反应产生的二氧化碳残留在A、B装置内，不能完全被吸收；

④有同学认为，用E装置替代A装置能提高实验准确度，这种说法不正确。因为， E装置用恒压分液漏斗，部分二氧化碳为残留在分液漏斗上部，使C中吸收二氧化碳质量减小，造成较大的误差。故答案为：否；

（3）由图可知，开始发生反应：Na2CO3+HCl=NaHCO3，产生二氧化碳的反应为：HCl+NaHCO3NaCl+CO2↑+H2O，横坐标每个刻度为50mL，令每个刻度为1molHCl，由方程式可知，样品中n（Na2CO3）=1mol，碳酸钠反应生碳酸氢钠为1mol，故原样品中碳酸氢钠的物质的量为5mol-1mol=4mol，则原混合物中碳酸钠的质量分数为×100%=24%。故答案为：24%．

考点：考查探究物质的组成或测量物质的含量

【名师点睛】本题考查物质组成含量的测定，明确实验原理是解题关键，是对学生综合能力的考查，难度中等，注意方案二有一定的缺陷，装置中的二氧化碳未能完全被C中碱石灰吸收。小苏打久置会发生反应：2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O，该样品成分为NaHCO3、Na2CO3，测定样品中纯碱的质量分数方法有：测定二氧化碳的质量、测定碳酸钠的质量、测定碳酸氢钠的质量。本题实验基本操作和技能，涉及实验方案的设计与评价及实验误差分析、对信息的利用、实验条件的控制、化学计算等，是对学生综合能力的考查，需要学生基本知识的基础与分析问题、解决问题的能力。