Question

（2012?丹陽市模擬）節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境已經(jīng)成為我們的基本國策．節(jié)能減排、環(huán)境保護(hù)和生態(tài)市建設(shè)是市政府近些年的工作重點(diǎn)．硫酸廠生產(chǎn)硫酸的流程是：把含硫礦物燃燒，生成二氧化硫，二氧化硫和氧氣在高溫和催化劑的作用生成三氧化硫，最后三氧化硫和水化合生成硫酸．寫出三氧化硫和水化合生成硫酸的化學(xué)方程式

SO₃+H₂O=H₂SO₄

某純堿樣品中含有少量硫酸鈉，現(xiàn)欲測定其碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，利用含有少量硫酸的澄清廢水進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
[實(shí)驗(yàn)原理]Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
通過實(shí)驗(yàn)測定反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳的質(zhì)量，即可求得原樣品中碳酸鈉的質(zhì)量，進(jìn)而求得碳酸鈉在樣品中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
[實(shí)驗(yàn)裝置]

[實(shí)驗(yàn)步驟]
①如圖連接裝置（除B、C外）并加入所需藥品．
②稱量并記錄B的質(zhì)量（m₁）．（稱量時(shí)注意封閉B的兩端．）
③按動鼓氣球，持續(xù)鼓入空氣約1分鐘．
④連接上B、C．
⑤打開分液漏斗F的活塞，將稀硫酸快速加入D中后，關(guān)閉活塞．
⑥按動鼓氣球，持續(xù)約1分鐘．
⑦稱量并記錄B的質(zhì)量（m₂）．（稱量時(shí)注意封閉B的兩端及E右端的出口．）
⑧計(jì)算．
（1）已知堿石灰的主要成分是氫氧化鈣和氫氧化鈉，則干燥管A的作用是：

防止空氣中二氧化碳和水蒸氣的干擾

，以免使測定結(jié)果偏大．
（2）

不能

（能或不能）用稀鹽酸代替稀硫酸，因?yàn)辂}酸具有

揮發(fā)性

性，會使測得碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

偏大

（填偏大、偏小或不變，下同）；若去除干燥管C，則測得碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將會

偏大

（3）E裝置的作用是

除去生成的二氧化碳中的水蒸氣

．
（4）本實(shí)驗(yàn)?zāi)芊袷÷寓�、⑥兩個(gè)步驟？

不能

（填能或不能），原因分別是

鼓氣是為了排出D中的空氣

、

鼓氣是為了將D中生成的二氧化碳全部排出

．
（5）若所取樣品的質(zhì)量為6g，分液漏斗F中盛放5%只含硫酸一種溶質(zhì)的澄清廢水，稱得m₁為51.20g，m₂為53.40g，（計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù)）
求：
（1）樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少？
（2）D裝置中正好反應(yīng)后，所得溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少？

Answer 1

分析：（1）運(yùn)用干燥管A通過鼓氣排出裝置D中的空氣，能防止空氣中水蒸氣和二氧化碳的干擾解答．
（2）運(yùn)用鹽酸能會揮發(fā)出氯化氫氣體，氯化氫能和堿石灰反應(yīng)；干燥管C能防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進(jìn)入B解答．
（3）運(yùn)用濃硫酸具有吸水干燥的作用解答．
（4）運(yùn)用前一次鼓起是為了排出D中的空氣防止空氣中二氧化碳?xì)怏w的干擾；后一次鼓氣是為了將生成的二氧化碳全部排出解答．
（5）①根據(jù)反應(yīng)前后B裝置增重的質(zhì)量即稀硫酸和碳酸鈉反應(yīng)生成的二氧化碳的質(zhì)量，結(jié)合碳酸鈉和稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式求出6g樣品中碳酸鈉的質(zhì)量，即可解答．②根據(jù)反應(yīng)前后B裝置增重的質(zhì)量即稀硫酸和碳酸鈉反應(yīng)生成的二氧化碳的質(zhì)量，結(jié)合碳酸鈉和稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式求出反應(yīng)生成的硫酸鈉和硫酸中溶質(zhì)的質(zhì)量，然后根據(jù)稀硫酸溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的公式求出稀硫酸溶液的質(zhì)量，根據(jù)質(zhì)量守恒定律求出所得硫酸鈉溶液的質(zhì)量，再用硫酸鈉的質(zhì)量除以硫酸鈉溶液的質(zhì)量乘以100%即可解答．

解答：解：（1）干燥管A通過鼓氣排出裝置D中的空氣，能防止空氣中水蒸氣和二氧化碳的干擾，故答案：防止空氣中水蒸氣和二氧化碳的干擾．
（2）鹽酸能會揮發(fā)出氯化氫氣體，氯化氫能和堿石灰反應(yīng)；干燥管C能防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進(jìn)入B，故答案：不能；揮發(fā)性；偏大；偏大．
（3）濃硫酸具有吸水干燥的作用，故答案：除去生成的二氧化碳中的水蒸氣．
（4）前一次鼓起是為了排出D中的空氣防止空氣中二氧化碳?xì)怏w的干擾；后一次鼓氣是為了將生成的二氧化碳全部排出，故答案：不能；鼓氣是為了排出D中的空氣；鼓氣是為了將D中生成的二氧化碳全部排出．
（5）設(shè)稀硫酸中硫酸的質(zhì)量為x，生成的硫酸鈉的質(zhì)量為y，樣品中碳酸鈉的質(zhì)量為z．B裝置增重的質(zhì)量就是碳酸鈉和稀硫酸反應(yīng)生成的二氧化碳的質(zhì)量為：53.40g-51.20g=2.2g
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106      98    142      44
 z       x      y       2.2g

98

x

=

44

2.2g

x=4.90g

142

y

=

44

2.2g

y=7.10g

106

z

=

44

2.2g

z=5.3g
（1）樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

5.3g

6g

×100%=88.3%
（2）所用稀硫酸的質(zhì)量為

4.90g

0.05

=98g
所得硫酸鈉溶液的質(zhì)量為98g+5.3g-2.2g=101.1g
所得硫酸鈉溶液中溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

7.1g

101.1g

×100%=7.02%
答：樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為88.3%，所得溶液中硫酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.02%

點(diǎn)評：本題通過實(shí)驗(yàn)探究流程考查了堿石灰既能吸水又能和二氧化碳反應(yīng)、濃硫酸具有吸水性、碳酸鈉和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鈉、水和二氧化碳，并且考查了根據(jù)碳酸鈉和稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式的結(jié)合溶液溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算，難度較大；只要分析清楚每步的操作目的才能解答該題．