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初三化学培优专题提高（十八）
——复杂装置题
1
< br>．课外化学兴趣小组的同学利用某化工厂的废碱液（主要成分为
Na
2
CO
3
，还含有少量
NaCl
，其它杂质
不计）和石灰乳为原料
制备烧碱，并对所得的烧碱粗产品的成分进行分析和测定。
【粗产品制备】
（
< br>1
）将废碱液加热蒸发浓缩，形成较浓的溶液，冷却后与石灰乳混合，发生反应的
化学方程
式为
。
（
2
）将反应后的混合物过滤，得到的滤液进行蒸发结晶，制得
NaOH
粗产品。
【粗产品成分分析】
（
1
）取适量粗产品溶于水，滴加
Ba(NO
3
)
2
溶液出现白色浑
浊，发生反应的化学方程式为
，
该粗产品中一定不含有
，
理
由是
。
（
2
）该小组同学通过对粗产品成分的实验分析，确定该粗产品中含有三种物质。
【粗产品含量测定】
N
a
2
CO
3
含
量的测定：
（
1
）该兴趣小组的同学设计了下图所示的实验装置。取
10.0g
粗产品，进行实验。
【说明】
碱石灰是
CaO
与
NaOH
的固体混合物。
E
装置
中的饱和
NaHCO
3
溶液是为了除去
二氧化碳气体中
的氯化氢，发生的反应为
NaHCO
3
十
HC1 = Na
Cl
十
CO
2
↑十
H
2
O
。
（
2
）操作
步骤
①连接好装置，检查气密性；
②打开弹簧夹
C
，在
A
处缓缓通入一段时间空气；③称量
G
的质量；④
关闭弹簧夹
C
，慢慢滴加浓盐酸至过量，直至
D
中无气泡冒出；⑤打开弹簧夹
C
，再次缓缓通入一段时
间空气；⑥再次称量
G
的质量，得前后两次质量差为
0.
48g
。
（
3
）问题探究
F
中的试剂应为
，
B
装置的作用是
，
H
装置的作
用是
。若没有
H
装置，则测定
的
Na
2
CO
3
的质量分数会
（填
“偏大”
、
“偏小”
、
“不变”
）
。
事实上
10.0g
粗产品只能产生
0.44g
CO
2
。
请你仔细分析上述实验，解释实验值
0. 48g
比正确值
0.44g
偏大的原因（假设操作均正确）<
/p>
。
（
4
）数据计算
根据正确值
< br>0.44g
可求得粗产品中
Na
2
CO
3
的质量分数为
％。
NaOH
含量的测定：
该小组同学又另取
10.0g
粗产品，
逐滴加入
20
％的盐酸至恰好完全反应时，
消耗盐酸的质量
36.
5g
．
放
出
CO
< br>2
0.44g
（不考虑二氧化碳气体的溶解）
。求原粗产品中
NaOH
的质量分数。
（写出计算过程）
1
2
．某
校化学小组对热水壶底部水垢的主要成分进行了如下探究，请完成以下活动并回答相关问题。
＋
＋
－
【
查阅资料
】天然水中含有
Ca
2
、
Mg
2
、
HCO
3
等离子，在
加热条件下，这些离子趋于生成溶解度更
小的物质——水垢（主要成分为碳酸盐和碱）<
/p>
。有关物质的溶解性见下表：
【
提出猜想
】水垢的主要成分中一定含有
部分钙
、镁化合物溶解性表（
20
℃）
和
，
可能含有
Ca(OH)
< br>2
和
MgCO
（填
3
－
－
< br>2
—
OH
CO
3
HCO
3
化学式）
。
阴离子
【
设计方案
】
＋
阳离子
Ca
2
微溶
不溶
可溶
2
＋
Mg
不溶
微溶
可溶
实验
1
：
确定水垢中是否含
Ca(OH)
2
和
CaCO<
/p>
3
实验步骤
在少量研碎的水垢中，
加
入适量的蒸馏水充分搅拌，
过
滤，在滤液里加入
Na
2
CO
3
溶
液
。
实验现象
结论
没有白色沉淀产生
实验
2
：
确定水垢中是否含
Mg
CO
3
利用下列实验装置，完成实验
2
探究。其主要实验步骤如下：
NaOH
溶液
水垢
浓
H<
/p>
2
SO
4
NaOH
溶液
后续装置略
碱石灰
空气
稀盐酸
a
止水夹
K
A
B
C
D
E <
/p>
称量
D
、
E
装置总质量为
200.0
g
，按上图组装后，将
2.5 g
水垢
试样放入锥形瓶中，加入足量稀盐
酸溶液，待锥形瓶中不再产生气泡时，打开止水夹
K
，从导管
a
处缓
缓鼓入空气，一段时间后称量装
置
D
、
E
的总质量为
201.25 g
（碱石灰主要成分为
CaO
和
NaOH
，不考虑装置内空气对实验的影响）
。
【
实验讨论
】
（
1
）加入样品前还应
，装置
B
中盛放稀盐酸的仪器名称为
，
装置
C
的作用是
，反应结束后打开止水夹
K
，缓缓鼓入空气的目的是
，
装置
A
的作用是
。
A
、
B
装置之间
设
置干燥装置（填
< br>“
要
”
、
“
不要
”
）
，其理由是
。
（
2
）
装置
B
中生成气体的化学反应方程式为
（
只要求写一种）
< br>装置
D
中的化学反应方程式为
。
（
3
）装置
B
中生成
C
O
2
的质量为
g
。通过计算说明水垢中
含
MgCO
3
（填
字母）
。
A
．一定
B
．一定不
C
．可能
D
．无法确定
计算过程（已知
< br>CaCO
3
相对分子质量为
10
0
、
MgCO
3
相对分子质量为
84
）
：
实验
3
：
确定水垢中是否含有
Mg(OH)
2
另取质量为
2.50 g
水垢，加
3.65%
稀盐酸与之反应，测得消耗稀盐酸
w g
。结合以上实验，判断当
w
的
值满足
条件时
，水垢中一定含有
Mg(OH)
2
（请
通过计算说明）
。
2
3
．已知某纯碱试样中含有杂质氯
化钠，为测定试样中纯碱的质量分数，可用下图装置进行实验。
稀硫酸
B
A
碱石灰
(
固体
NaOH
和
CaO)
试样溶液
浓硫酸
NaOH
溶液
主要步骤如下，请填空：
①
按图组装仪器，并检查
__________________
；②
将
10
g
试
样放入锥形瓶中，加适量蒸馏水溶解，
得到试样溶液；③
称量盛有碱石灰的
U
形管的质量为
300 g
；④
从分
液漏斗中滴入
20%
的稀硫酸，直
到<
/p>
________________
为止，
写出反应的化学方程式
__________________________
；
⑤
从导管
A
处缓缓
鼓入一定量的空气；⑥
再次称量盛有碱石灰的
U
形管的质量；⑦
重复⑤和⑥的操作，直到
< br>U
形管的
质量基本不变，测得质量为
303.3 g
。
回答下列问题：
（
< br>1
）装置中浓硫酸的作用是
_____________
______________________
。
（
2
）步骤⑤的目的是
_________________________________________
。
（
3
）试样中纯碱的质量分数为
___________________________
______
。
（
< br>4
）分液漏斗中的稀
H
2
SO
4
不能换成浓盐酸，理由是
______________________________
。
（
5
）若用生成沉
淀的方法来测定试样中纯碱的质量分数，应选用的试剂是
____________
。
4
．草酸晶体
（
H
2
C
2<
/p>
O
4
?
2
H
2
O
）熔点较低，
加热会熔化、气化和分解。草酸（
H
2
C
2
O
4
）受
热会分解，它
与氢氧化钙的反应为：
H
2
C
2
O
4
+ Ca(OH)
2
= CaC
2
O
4
↓
(
白色
)+ 2
H
2
O
。
甲、乙两同学对草酸受热分解的产物作如下探究：
（
1
）猜想与假设：
第一种：草酸分解生成
CO
2
和
H
2
；
第二种：草酸分解生成
CO
2
、
CO
和
<
/p>
H
2
O
；
第三种：草酸分解：
H
2
C
2
O
4
CO
2
↑
+
H
2
O<
/p>
（未配平）
；
有同学从理论上就可判断第三种假设不成立，老师也认为这一判断是正确的，该同学判断的理论
< br>依据是
。
（
2
）设计与实验：
甲、乙两同学分别设计了下图所示的
A
、
B
两套实验装置（图中铁架台略去）
。
①甲同学按
A
装置实验，
观察到澄清石灰水变浑浊，
认为此现象是由草酸晶体受热分解产生的
CO
2
所导致，此判断
（填“
严密”或“不严密”
）
。
②乙同学的
B
装置图方框内的仪器未画完整，请你
帮他画完整
（
直接画在图上或答题卡上
）
。
．．．．．．．．．．．
乙同学按
B
装置实验，看到无水硫酸铜由白变
蓝，洗气瓶中溶液变浑浊。在尖嘴管口点燃剩余气
体，火焰上方罩一个
< br>
烧杯，有白色固体生成，证明产物中有
；换一个干、
冷烧杯罩在火焰上方，
内壁无现象，证明产物中无
H
2
。
（
3
）结论与思
考：
①草酸受热分解的化学方程式为：
。
②若省略
B
装置方框内的仪器，
整套装置也能证明产物中有
CO
2
（假设每步都反应完全）
，
方法是：
。
3
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