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有一含NaCl、Na2CO3·10H2O和NaHCO3的混合物,某同学设计如图所...

有一含NaClNa2CO3·10H2ONaHCO3的混合物,某同学设计如图所示的实验装置,通过测量反应产生的CO2H2O的质量,来确定该混合物中各组分的质量分数。

(1)实验步骤:

①按图(夹持仪器未画出)组装好实验装置后,首先进行的操作是__________

②称取样品,并将其放入硬质玻璃管中,称量装浓硫酸的洗气瓶C的质量和装碱石灰的U形管D的质量。

③打开活塞K1K2,关闭K3,缓缓鼓入空气数分钟,其目的是________

④关闭活塞K1K2,打开K3,点燃酒精灯加热至不再产生气体。装置B中发生反应的化学方程式为________________

⑤打开活塞K1,缓缓鼓入空气数分钟,然后拆下装置,再次称量洗气瓶C的质量和U形管D的质量。

(2)关于该实验方案,请回答下列问题。

①若加热反应后不鼓入空气,对测定结果的影响是_______________

E处干燥管中盛放的药品是碱石灰,其作用是_____________,如果实验中没有该装置,则会导致测量结果NaHCO3的质量_____________(偏大”“偏小无影响”)

③若样品质量为w g,反应后CD装置增加的质量分别为m1gm2g,则混合物中Na2CO3·10H2O的质量分数为________(用含wm1m2的代数式表示)

 

检查装置气密性 除去装置中的水蒸气和二氧化碳 2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑ Na2CO3·10H2ONa2CO3+10H2O↑ Na2CO3·10H2O和NaHCO3的质量分数测定结果偏小,NaCl的质量分数测定结果偏大 防止空气中的CO2和水蒸气进入D中影响测定结果 偏大 ×100% 【解析】 将混合物加热会产生H2O(g)、CO2等气体,应在C、D中分别吸收,先用浓硫酸吸收水,再用碱石灰吸收二氧化碳,即C中的干燥剂吸水后不能吸收CO2;由D的增重(NaHCO3分解产生的CO2的质量)可求出NaHCO3质量。由C的增重(Na2CO3•10H2O分解产生的H2O及已经知道的NaHCO3分解产生的H2O的质量)可求出Na2CO3•10H2O的质量,从而求出NaCl的质量。为排除空气中成分的干扰,应在实验前想法赶出装置中的空气,关键操作应是赶B中的空气,所以关闭K3,打开K1、K2就成为操作的关键,缓缓通入则是为了赶出效果更好;E中碱石灰可防止外界空气中的H2O(g)、CO2进入装置D影响实验效果,有气体参加的反应,在实验前要先检查装置的气密性,据此分析解答。 (1)①由实验原理可知,实验需要通过测量D装置内碱石灰的增重,计算生成的二氧化碳的质量,通过测量C装置的质量,计算生成的水的质量,故应首先检验装置的气密性; ③装置内有空气,含有水蒸气和二氧化碳,影响水蒸气和二氧化碳质量的测定,打开活塞K1、K2,关闭活塞K3,实验前要通入空气,赶走装置中含有水蒸气和二氧化碳,减少误差; ④含NaCl、Na2CO3•10H2O和NaHCO3的混合物加热时,NaHCO3分解生成Na2CO3、CO2和H2O,碳酸钠晶体失去结晶水生成Na2CO3,反应的化学方程式为:2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑;Na2CO3·10H2ONa2CO3+10H2O↑; (2)①若加热反应后不鼓入空气,生成水蒸气质量和二氧化碳会滞留在装置中,使C、D装置增重减少,碳酸氢钠依据二氧化碳计算,而Na2CO3•10H2O的测定是根据生成水的总质量计算的,则Na2CO3·10H2O和NaHCO3的质量分数测定结果偏小,NaCl的质量分数测定结果偏大; ②干燥管中盛放的是碱石灰,碱石灰能吸收空气中的水蒸气和二氧化碳,所以干燥管的作用是防止空气中的CO2和水蒸气进入影响测定结果,若撤去E装置,则测定的碳酸氢钠的质量偏大; ③若样品质量为w g,反应后C、D装置增加的质量分别为m1 g、m2 g,D装置中增加的质量为二氧化碳的质量,碳酸氢钠分解生成的水蒸气的质量为x。根据反应方程式2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑可知:产生44gCO2会同时产生18gH2O,反应产生CO2的质量是m2,则同时产生H2O的质量为g;装置C吸收的是水蒸气,包括NaHCO3分解生成的和Na2CO3·10H2O分解生成的,Na2CO3·10H2O分解生成的水蒸气的质量=m1g-g,设Na2CO3·10H2O的质量为y,根据方程式Na2CO3·10H2ONa2CO3+10H2O↑中物质转化关系可知:286gNa2CO3·10H2O分解产生180gH2O,则产生H2O的质量为m1g-g,消耗的Na2CO3·10H2O的质量为y=g,所以混合物中Na2CO3·10H2O的质量分数为×100%。
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