Question

3．工業生產的氫氧化鈉常含有碳酸鈉雜質．為測定某樣品中氫氧化鈉純度，設計以下實驗．（裝置氣密性良好，每一步驟反應完全，濃H₂SO₄具有吸水性）
【實驗設計】

【實驗過程】
（1）打開彈簧夾a，先對裝置A、B、C（已連接）通入空氣一會兒，其目的是除去空氣的二氧化碳，再關閉彈簧夾a．
（2）接上裝置D和E，打開彈簧夾c（填操作），把硫酸滴入樣品中．
（3）反應結束后，待裝置冷卻后直接稱量裝置D （填字母序號）．根據該裝置在反應前后的質量差得到CO₂的質量，由此計算出該樣品中碳酸鈉的質量，最后得到樣品中氫氧化鈉純度．
（4）如果稱量樣品的質量為m，該裝置在反應前后質量差為n，列式表示樣品中氫氧化鈉純度為$（1-\frac{106n}{{m}^{2}}）×100%$．
【數據分析】
最后計算得到樣品中氫氧化鈉純度比實際數據偏大，反思整個實驗過程，造成誤差可能的原因B、C裝置和導氣管中CO₂沒有被D堿石灰吸收．

Answer 1

分析 【實驗過程】
（1）根據空氣中含有二氧化碳進行解答；
（2）根據實驗操作解答；
（3）根據裝置D的作用解答；
（4）根據質量守恒定律可知裝置D中反應前后的質量差就是產生CO₂的質量進行解答；
【數據分析】根據造成實驗誤差的因素解答即可．

解答 解：【實驗過程】
（1）空氣中含有二氧化碳，所以打開彈簧夾a，先對裝置A、B、C（已連接）通入空氣一會兒，以除去空氣中CO₂，故填：除去空氣中的二氧化碳；
（2）接上裝置D和E，打開彈簧夾c，把硫酸滴入樣品中，故填：打開彈簧夾c；
（3）D中盛有的是氫氧化鈉溶液，用于吸收二氧化碳，故待裝置冷卻后直接稱量裝置D的質量，故填：D；
（4）由質量守恒定律可知裝置D中反應前后的質量差就是產生CO₂的質量，設碳酸鈉的質量為x
Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106                     44
x                                         n
$\frac{106}{x}=\frac{44}{n}$
x=$\frac{106n}{m}$；
樣品中氫氧化鈉純度為：$（1-\frac{106n}{{m}^{2}}）×100%$，故填：$（1-\frac{106n}{{m}^{2}}）×100%$；
【數據分析】
由質量守恒定律可知裝置D中反應前后的質量差就是產生CO₂的質量，如果B、C裝置和導氣管中CO₂沒有被D堿石灰吸收，計算得到樣品中氫氧化鈉純度比實際數據偏大．故填：B、C裝置和導氣管中CO₂沒有被D堿石灰吸收．

點評 本題將計算和實驗有機地結合起來進行考查，通過認真審題，結合題干中已給出一系列的提示，根據提出的問題，發現有用的信息，充分發揮聯想，與已有的知識建立聯系，然后進行類比推導，從而達到解決問題的目的．