Question

现有一不纯的小苏打样品（含杂质NaCl、Na₂CO₃·10H₂O），为测定NaHCO₃的质量分数，设计如图所示的实验装置（夹持仪器未画出）。

实验步骤如下：

①按图组装好实验装置并检查气密性。

②称取一定质量的样品，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K₁、K₂，关闭K₃，缓缓鼓入空气数分钟。

④关闭活塞K₁、K₂，打开K₃，点燃酒精灯加热至不再产生气体。

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和U形管D的质量。

[资料]

i．浓硫酸常用于吸收水蒸气。

ii．碱石灰是固体氢氧化钠和氧化钙的混合物。

iii．Na₂CO₃·10H₂O Na₂CO₃＋10H₂O↑。

回答下列问题：

(1)仪器E的名称是__________，其中盛放的药品是__________；若无该装置，则会导致测得的NaHCO₃的质量分数__________（填“偏大”“偏小”或“无影响”）。

(2)步骤③的目的是__________。

(3)装置B中除反应Na₂CO₃·10H₂ONa₂CO₃＋10H₂O↑外，还发生反应的化学方程式为__________。

(4)若实验中称取样品的质量为 50.0 g，反应后C、D装置增加的质量分别为12.6 g、8.8 g，则混合物中NaHCO₃的质量分数为__________%（计算结果精确到0.1）；若将等质量的该样品与足量稀硫酸混合，可得CO₂标准状况下的体积为__________L（计算结果精确到0.01）。

Answer

球形干燥管 碱石灰 偏大 除去装置A、B中的水蒸气和二氧化碳 2NaHCO3 Na2CO3＋H2O↑ + CO2↑ 67.2 10.08

【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。由干燥剂的性质知应先吸收水，再吸收二氧化碳，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及已知的NaHCO3分解产生的H2O的质量）可求出Na2CO3•10H2O的质量；故应在实验前赶尽装置中的空气，关键操作应是赶尽B中的空气，所以打开活塞K1、K2，关闭K3就成为操作的关键，缓缓通入则是为了赶出效果更好；实验结束打开K1，将反应生成的二氧化碳和水蒸气驱赶到D和C中以便充分吸收；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。

(1)由题知仪器E的名称是球形干燥管。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水蒸气和二氧化碳进入装置D影响测定结果，若撤去E装置，则二氧化碳的质量偏大，测定的碳酸氢钠的质量分数偏大；

故答案为：球形干燥管；碱石灰；偏大；

(2)由于装置A、B内的空气含有水蒸气和二氧化碳，会影响水蒸气和二氧化碳质量的测定，因此打开活塞K1、K2，关闭活塞K3，实验前要通入空气的目的是除去装置A、B中的水蒸气和二氧化碳；

故答案为：除去装置A、B中的水蒸气和二氧化碳；

(3) 含NaCl、Na2CO3•10H2O和NaHCO3的混合物加热时，除碳酸钠晶体失去结晶水生成碳酸钠外，碳酸氢钠也会分解生成碳酸钠、二氧化碳和水，反应的化学方程式为：2NaHCO3 Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑；

故答案为：2NaHCO3 Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑；

(4)装置D中增加的质量为二氧化碳的质量，设碳酸氢钠的质量为x，则

可得：x = 33.6 g；m(H2O)=3.6g

所以碳酸氢钠的质量分数为： ；

装置C吸收的是水蒸气，包括碳酸氢钠分解生成的和十水碳酸钠分解生成的，十水碳酸钠分解生成的水蒸气的质量 = 12.6 g - 3.6 g = 9.0 g；

设十水碳酸钠的质量为y，则：

可得：y = 14.3 g；

若将等质量的该样品与足量稀硫酸混合，由碳元素守恒可得： ，所以CO2标准状况下的体积为： ；

故答案为：67.2；10.08 。