Question

實驗室測定碳酸鈉和碳酸氫鈉混合物中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)w（Na₂CO₃），稱取此混合物5.0g，溶于水中，配成250mL溶液．
方案一：沉淀法．利用化學(xué)反應(yīng)把HCO₃^-、CO₃^2-完全轉(zhuǎn)化為沉淀，稱量干燥沉淀的質(zhì)量，由此計算混合物中w（Na₂CO₃）．
（1）量取100mL配制好的溶液于燒杯中，滴加足量沉淀劑，把溶液中HCO₃^-、CO₃^2-完全轉(zhuǎn)化為沉淀，應(yīng)選用的試劑是

 

（填編號）．
A．CaCl₂溶液       B．MgSO₄溶液     C．NaCl溶液      D．Ba（OH）₂溶液
（2）簡述證明HCO₃^-、CO₃^2-已完全沉淀的實驗操作

 

．
（3）過濾，提取沉淀，則過濾操作所需要的玻璃儀器除燒杯外，還有

 

．
（4）將沉淀洗滌，并充分干燥，稱量沉淀的質(zhì)量為mg，由此可以計算w（Na₂CO₃）．如果此步中，沉淀未干燥充分就稱量，則測得w（Na₂CO₃）

 

（填偏大或偏小、無影響）．
方案二：量氣法．量取10.00mL配制好的溶液與足量稀硫酸溶液反應(yīng)，測定生成氣體在通常狀況（約20℃，1.01×10⁵Pa）的體積，由此計算混合物中w（Na₂CO₃）．
（1）裝置中導(dǎo)管a的作用是

 

．
（2）反應(yīng)結(jié)束后，為了準確地測量氣體體積，量氣管在讀數(shù)時應(yīng)注意：
①

 

，
②

 

，
③眼睛視線與液面最低處相平．
（3）實驗前后堿式滴定管中液面讀數(shù)分別為V₁ mL、V₂ mL．則 產(chǎn)生CO₂的體積為

 

mL．
方案三：滴定法．量取25.00mL配制好的溶液加入錐形瓶中，滴加2滴酚酞試劑，搖勻，用0.2000mol/L的鹽酸進行滴定到終點（已知終點時反應(yīng)H⁺+CO₃^2-═HCO₃^-恰好完全）．重復(fù)此操作2次，消耗鹽酸的體積平均值為20.00mL．
（1）量取25.00mL配制好的溶液，應(yīng)選擇

 

儀器來完成．
（2）判斷滴定終點的依據(jù)是

 

（3）此法測得w（Na₂CO₃）=

 

%

Answer 1

考點：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：方案一：（1）滴加足量沉淀劑，把溶液中HCO₃^-、CO₃^2-完全轉(zhuǎn)化為沉淀，關(guān)鍵是該沉淀劑能夠與碳酸氫根離子反應(yīng)生成沉淀；
（2）可以直接向原溶液中加入氫氧化鋇溶液，根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象判斷HCO₃^-、CO₃^2-是否沉淀完全；
（3）根據(jù)過濾操作的方法判斷需要使用的儀器名稱；
（4）沉淀未干燥充分就稱量，則稱量值偏大，由于在質(zhì)量相等的條件下碳酸氫鈉產(chǎn)生的沉淀大于碳酸鈉產(chǎn)生的沉淀，據(jù)此判斷對測定結(jié)果的影響；
方案二：（1）由于碳酸鹽與酸反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳氣體，瓶內(nèi)壓強增大，所以裝置中導(dǎo)管a的作用是平衡壓強、使液體順利滴下；消除加入稀硫酸引起的體積誤差；
（2）讀數(shù)是必須與外界大氣壓相同，所以注意事項為：①待冷卻至室溫才開始讀數(shù)，②讀數(shù)前左右液面相平；
（3）堿式滴定管中前后的體積差即是二氧化碳的體積，據(jù)此計算出二氧化碳的體積；
方案三：（1）碳酸鈉、碳酸氫鈉的混合液顯堿性，應(yīng)該用堿式滴定管量��；
（2）酚酞的變色范圍是8.2～10.0，反應(yīng)結(jié)束時溶液由紅色突變?yōu)闊o色，據(jù)此判斷滴定終點；
（3）根據(jù)反應(yīng)H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-計算出50 mL樣品溶液中含有的碳酸鈉的物質(zhì)的量，然后計算出250mL樣品溶液中含有的碳酸鈉的物質(zhì)的量，再根據(jù)m=nM計算出碳酸鈉的質(zhì)量，最后根據(jù)質(zhì)量分數(shù)的表達式計算出樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)．

解答： 解：方案一：（1）A．CaCl₂溶液只能與碳酸根反應(yīng)轉(zhuǎn)化為碳酸根沉淀，故A錯誤；
B．MgSO₄溶液與HCO₃^-、CO₃^2-均不反應(yīng)，故B錯誤；
C．NaCl溶液與HCO₃^-、CO₃^2-都不反應(yīng)，故C錯誤；
D．Ba（OH）₂溶液與HCO₃^-、CO₃^2-都發(fā)生反應(yīng)生成碳酸鋇沉淀，故D正確；
故答案為：D；
（2）要證明HCO₃^-、CO₃^2-已完全沉淀，則可以繼續(xù)滴加氫氧化鋇溶液，即正確的實驗操作方法為：靜置、澄清，在澄清溶液中繼續(xù)加Ba（OH）₂溶液，不渾濁，則HCO₃^-、CO₃^2-已沉淀完全，反之，未沉淀完全，
故答案為：靜置、澄清，在澄清溶液中繼續(xù)加Ba（OH）₂溶液，不渾濁，則HCO₃^-、CO₃^2-已沉淀完全，反之，未沉淀完全；
（3）過濾操作所需要的玻璃儀器有：燒杯、玻璃棒、普通漏斗，所以除燒杯外，還有玻璃棒、普通漏斗（漏斗），故答案為：玻璃棒、普通漏斗（漏斗）；
（4）如果此步中，沉淀未干燥充分就稱量，則稱量值偏大，由于在質(zhì)量相等的條件下碳酸氫鈉產(chǎn)生的沉淀大于碳酸鈉產(chǎn)生的沉淀，所以如果稱量值偏大，則碳酸氫鈉的質(zhì)量偏大，則碳酸鈉的含量偏小，故答案為：偏小；
方案二：（1）由于碳酸鹽與酸反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳氣體，瓶內(nèi)壓強增大，所以裝置中導(dǎo)管a的作用是平衡壓強、使液體順利滴下；消除加入稀硫酸引起的體積誤差，
故答案為：平衡壓強、使液體順利滴下，消除加入稀硫酸引起的氣體體積誤差；
（2）讀數(shù)是必須與外界大氣壓相同，所以注意事項為：①待冷卻至室溫才開始讀數(shù)，②讀數(shù)前左右液面相平，還要保證③眼睛視線與液面最低處相平，
故答案為：待冷卻至室溫才開始讀數(shù)；讀數(shù)前左右液面相平；
（3）堿式滴定管中前后的體積差即是二氧化碳的體積，則產(chǎn)生CO₂的體積為：（V₁-V₂）mL，故答案為：（V₁-V₂）mL；
方案三：（1）溶液顯堿性，因此應(yīng)該用堿式滴定管量取，故答案為：堿式滴定管；
（2）酚酞的變色范圍是8.2～10.0，所以判斷滴定終點的依據(jù)是由紅色突變?yōu)闊o色，且30s不恢復(fù)，故答案為：由紅色突變?yōu)闊o色，且30s不恢復(fù)；
（3）反應(yīng)達到終點時，發(fā)生的離子方程式為：H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-，
則根據(jù)消耗鹽酸的體積可知20.00ml可知，消耗碳酸鈉的物質(zhì)的量為：0.2000 mol/L×0.02000L=0.004mol，
則原混合物中碳酸鈉的物質(zhì)的量為：0.004mol×

250mL

25mL

=0.04mol，質(zhì)量為：0.04mol×106g/mol=4.24g，
所以碳酸鈉質(zhì)量分數(shù)為：

4.24g

5.0g

×100%=84.8%，
故答案為：84.8．

點評：本題考查碳酸鈉和碳酸氫鈉混合物中碳酸鈉含量測定的實驗方案設(shè)計與評價，題目難度中等，明確化學(xué)實驗基本操作方法及碳酸鈉、碳酸氫鈉的性質(zhì)為解答此題關(guān)鍵，試題充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實驗、化學(xué)計算能力．