Question

有一含NaCl、Na₂CO₃·10H₂O和NaHCO₃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CO₂和H₂O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K₁、K₂，关闭K₃，缓缓鼓入空气数分钟，其目的是______________________。

④关闭活塞K₁、K₂，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NaCl________NaHCO₃__________ Na₂CO₃·10H₂O__________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)

②E处干燥管中盛放的药品是___________，其作用是__________            ，如果实验中没有该装置，则会导致测量结果NaHCO₃的质量分数___________（填写同①）。

③若样品质量为10.0 g，反应后C、D装置增加的质量分别为2.7 g、2.2 g，则混合物中Na₂CO₃·10H₂O的质量分数为_______________。

Answer

(1)①检查装置气密性（2分）③除去装置中的水蒸气和二氧化碳（2分）

④2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑（2分）Na2CO3·10H2ONa2CO3＋10H2O↑（2分）

（2）①偏大 偏小 偏小（每空1分）②碱石灰（1分） 防止空气中的CO2和水蒸气进入D中影响测定结果（2分） 偏大 （1分）③28.6% （3分）

【解析】

试题分析：（1）①按图(夹持仪器未画出)组装好实验装置后，首先进行的操作是检查装置气密性；

③打开活塞K1、K2，关闭K3，缓缓鼓入空气数分钟，其目的是除去装置中的水蒸气和二氧化碳；

④碳酸氢钠受热分解的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑；碳酸钠晶体加热失去结晶水，反应的化学方程式为Na2CO3·10H2ONa2CO3＋10H2O↑；

（2）①若加热反应后不鼓入空气，则装置内有残留的水蒸气和二氧化碳，则浓硫酸和碱石灰的增重均减小，所以对测定结果的影响是NaCl偏大，NaHCO3和Na2CO3·10H2O均偏小；

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，如果实验中没有该装置，空气中的CO2和水蒸气进入D装置中，导致D装置增重增大，则会导致NaHCO3的质量分数偏大；

③若样品质量为10.0 g，反应后C、D装置增加的质量分别为2.7 g、2.2 g，则生成的水是2.7g，生成的二氧化碳是2.2g，物质的量分别是0.15mol、0.05mol，根据方程式可知碳酸钠产生水的物质的量是0.15mol＝0.05mol＝0.1mol，因此混合物中Na2CO3·10H2O的质量分数为×100%＝28.6%。

【名师点晴】考查探究物质的组成以及含量测定实验方案设计。

【名师点晴】明确实验原理和相关物质的性质是解答的关键，实验原理是解答实验题的核心，是实验设计的依据和起点。实验原理可从题给的化学情景(或题首所给实验目的)并结合元素化合物等有关知识获取。在此基础上，遵循可靠性、简捷性、安全性的原则，确定符合实验目的、要求的方案。根据实验原理所确定的实验方案中的实验过程，确定实验操作的方法步骤，把握各步实验操作的要点，理清实验操作的先后顺序。该题的难点是误差分析，注意明确完成分析的依据和产生误差的应用。