Question

（14分）为测定NaOH、Na₂C0₃混合物中Na₂C0₃的质量分数，甲同学拟采用图（1）所示装置来测定。乙同学拟采用图（2）所示装置来测定。

请回答下列问题：

（1）甲同学用图（1）装置来测定，在没有放样品前，检查该装置气密性的方法之一是从酸式滴定管向烧瓶中加入一定量的水，观察到                              现象，证明此装量不漏气。实验时称得样品的质量为mg，酸式滴定管的起始读数为amL，终了读数为bmL，注射器测定排出的气体为c mL（已折算成标准状况），该样品中Na₂C0₃的质量分数为（用含a、b、c、m的代数式表示）____          。

（2）本实验选用稀H₂S0₄而未选用稀盐酸的原因是                     。

（3）乙同学观察了甲同学的实验后很受启发，并发现自己的图（2）原实验设计方案会造成误差．其原因之一可能是C0₂在水中溶解度较大，引起测量气体体积减小。丙同学经思考后。建议乙同学将图（2）中某部分稍作改进，就可避免此种误差，写出你的改进方案                                。

（4）丁同学提出将图（2）装置中量气装置去掉，只用反应装置和天平也能较准确地测出样品中Na₂C0₃的质量分数，请你分析丁同学方案中，除了测定样品的质量，还需测定的另两个数据是               、                   。

（5）还可以用其他实验方法测定试样中纯碱的质量分数，请简述一种与上述各方法不同的实验方法                                   。

Answer

（1）注射器增大的体积与加入水的体积相等。

Na2CO3的质量分数为：m（Na2CO3） /m（样品）=53（c—b+a）/11200m。

【V（CO2）=（c—b+a）mL，n（CO2）= （c—b+a）×10—3L/22.4L/mol=（c—b+a）/22400mol，根据C守恒，n（Na2CO3）= n（CO2）= （c—b+a）/22400mol，m（Na2CO3）=n（Na2CO3）×106g/mol=53（c—b+a）/11200g】

（2）稀硫酸不易挥发，稀盐酸易挥发出氯化氢气体，产生误差。

（3）将水换成饱和NaHCO3溶液，或在贮水瓶中的水面上加一层植物油都可防止CO2溶于水。

（4）所需数据：反应前装有药品的整个装置的质量，反应后整个装置的质量。

（5） 称量一定质量的样品配成溶液，加入足量的BaCl2溶液后得到沉淀，将沉淀进行过滤、洗涤、干燥、冷却、称量。由沉淀（BaCO3）质量计算出Na2CO3的质量，最后计算出Na2CO3的质量分数。

【解析】

试题分析：（1）检查该装置气密性从酸式滴定管向烧瓶中加入一定量的水，密闭性良好时容器内压强增大，注射器活塞会被向外推，直到压强再次与外界大气压平衡，注射器增大的体积与加入水的体积相等；据已知条件得V（CO2）=（c—b+a）mL，n（CO2）= （c—b+a）×10—3L/22.4L/mol=（c—b+a）/22400mol，据C守恒，n（Na2CO3）= n（CO2）= （c—b+a）/22400mol，m（Na2CO3）=n（Na2CO3）×106g/mol=53（c—b+a）/11200g，所以样品中Na2C03的质量分数=m（Na2CO3）/m=53（c—b+a）/11200m。

（2）本实验选用稀H2S04而未选用稀盐酸是因为稀硫酸不易挥发，稀盐酸易挥发出氯化氢气体，产生误差。

（3）可以利用CO2在饱和NaHCO3溶液溶解度非常小将水换成饱和NaHCO3溶液，或在贮水瓶中的水面上加一层植物油都可防止CO2溶于水

（4）根据整个反应过程中，质量减轻是因为生成了CO2气体，所以称量出反应前后装置的质量差值即为CO2的质量，再根据C原子守恒可以求出Na2CO3的物质的量从而求出质量及质量分数，所以还需测定的另两个数据是：反应前装有药品的整个装置的质量，反应后整个装置的质量。

（5）实验关键是计算出Na2CO3的质量，可以把它转变成气体，也可以转变成沉淀，通过称量

沉淀的量计算Na2CO3的质量，具体步骤是：称量一定质量的样品配成溶液，加入足量的BaCl2

溶液后得到沉淀，将沉淀进行过滤、洗涤、干燥、冷却、称量。由沉淀（BaCO3）质量计算出Na2CO3

的质量，最后计算出Na2CO3的质量分数。

考点：考查无机实验及相关计算